قارچها (به عنوان ابزار کلونینگ) چه ویژگیهایی دارند؟
قارچها بسیار موفق هستند
این موجودات، خیلی باهوش و موفق هستند برای این که هم ار لحاظ فیزیولوژیک و هم ار لحاظ ژنتیک خیلی انعطافپذیر و flexible هستند. اکثر قارچها از طریق اسپور تکثیر میشوند و بسیاری از پدیدههاییکه در یوکاریوتهای عالی وجود دارد در این موجودات قابل بررسی و دنبال کردن است. از جمله میتوز، میوز، وجود میتوکندری و غیره. بنابراین افرادی که به هر دلیل مایل مطالعه بر روی چنین پدیدههایی هستند از این موجودات به عنوان مدل استفاده میکنند.
علت بقا این موجودات و هوشمندی آنها، این است که می توانند سالها و سالها به صورت نهفته یا dormant باقی بمانند؛ به خصوص به شکل اسپور، آنقدر به این شکل باقی میمانند تا شرایط از نظر دما و غلظت نمک و آب مناسب باشد و بعد شروع به رشد میکنند.
نتیجه
قارچها به دلایلی زیر موجودات بسیار موفقی هستند:
- انعطافپذیری ژنتیکی یا genetics plasticity
- تطبیقپذیری یا سازش فیزیولوژیک physiological versatility
- تولید اسپورهای بسیار زیاد که به طور مؤثر وگستردهای در همه جا پراکنده میشود.
- تکثیر خیلی زباد به هر دو روش جنسی (meiotic) و غیرجنسی (mitotic)
- اسپورهایی که میتوانند گاهی سالها سال به صورت نهفته باقی بمانند تا شرایط مناسب شود.
بعضی از قارچها برای انسان مضر هستند و بعضی از آنها بسیار مفیدند:
این موجودات جنبههای خوب و بدی برای انسان دارند. قطعا قارچهای پاتوژن زیادی را میشناسید. قارچها ممکن است به خود ما یا علاقههای ما (ازجمله محصولات گیاهی و غیره) آسیب بزنند. به علت فیزیولوژی خاصی که دارند قادرند بر روی هر چیزی رشد کنند. روی درخت؛ کنده درخت مرده، حتی روی پلاستیک هم رشد میکنند. به همین دلیل ممکن است آسیب زیادی ایجاد کنند. اما جنبههای خوبی هم دارند به طوری که میدانیم سالهاست از yeast برای تولید شراب، نانوایی و آنتیبیوتیکها استفاده شده است. منشاء اسیدسیتریکی که در نوشابه است قارچ آسپرژیلوس است؛ بسیاری از قرصها و داروها مثل استاتینها و غیره منشا قارچی دارند و حتی در صنایع پنیرسازی میبینیم که پنیری به نام، پنیر کپکی تولید می شود که در میان فرانسویان علاقمندان فراوانی دارند (و این روزها شرکت کاله هم تولید میکند).
نتیجه
مضرات قارچها برای انسان و متعلقاتش:
- ایجاد بیماری به صورت مستقیم و یا توسط ایجاد سم
- ایجاد بیماری برای گیاهان و جانوران مرود توجه انسان
- ایجاد فساد و آلودگی در غذای انسان
- تخریب تمام انواع دستساختهها و کالاها؛ حتی بعضی از پلاستیکها و آفتکشها (این قسمت بر اساس گفتهی استاد نوشته شده است اما به نظر میرسد معنی جملهی انگلیسی در اسلاید کمی با این فرق داشته باشد و این موارد را مستثنی کرده باشد!)
فواید قارچها برای انسان:
- پخت و پز (baking) و تولید مشروبات (Brewing) توسط مخمرها
- تولید آنتیبیوتیکهایی مثل پنیسیلین وسفالوسپورین
- تولید داروهایی مثل سیکلوسپورینها
- بسیاری از اسید های ارگانیک توسط قارچها تولید میشوند. مثل اسیدسیتریکی که در کوکا یافت میشود؛ این اسیداز قارچ آسپرژیلوس نیگرا به دست میآید.
- تولید بسیاری از استروییدها و هورمونها
- پنیرهای stinky (این کلمه به معنی بدبو است، اما استاد به عنوان پنیر کپکی از آنها نام برد). مثال پنیر آبی.
قارچها موجودات آزمایشگاهی مهمی هستند:
از نظر ما که ادعای دانشمندی داریم این ارگانیسمها مدل خیلی خوبی برای تحقیقات هستند. گرچه بعضی از قارجها کمی قلق دارند (مثل قارچهای رشتهای که دیوارهی خیلی سختی دارند)؛ اما مخمرها – به اندازهی باکتریها – به راحتی در محیطهای ساده رشد میکنند و زمان تقسیم[۱] آنها کوتاه است. آن چیزی که برای ما مهم است و قارچها را به عنوان مدل آزمایشگاهی مطرح میکند این است که خیلی از پدیدههایی که در یوکاریوتهای عالی مثل انسان وجود دارند در این موجودات نیز یافت میشود. از جمله Development و diffrentiation، تقسمات سلولی میوز و میتوز و سایر موارد اینچنینی. بنابراین یک مدل یوکاریوتی خیلی خوب هستند.
از جمله تحقیقاتی که روی این موجودات انجام شد میتوان از تحقیق بر روی نوروسپورا نام برد. نوروسپورا که یک نوع قارچ است توسط بیدل و تاتوم[۲] بررسی شد. تحقیق بر روی این قارچ باعث شد که این دو دانشمند، نظریه «یک ژن یک آنزیم» را ارائه دهند که البته امروزه میدانیم این نظریه به این شکل غلط است و به شکل نظریهی «یک ژن یک پلیپپتید» تصحیح شده است. لازم است یادآوری کنیم که این دو محقق برای تحقیقاتی که بر روی قارچ نوروسپورا انجام دادند، جایزهی نوبل دریافت کردند.
[۱] double time
[2] Beadl and Tantum
نتیجه
چرا قارچها مدلهای مهمی برای تحقیقات هستند:
- کشت آنها آسان است.
- اشغال فضای کم؛ تکثیر سریع؛ سیکل کوتاه زندگی؛ مطالعه رشد و نمو و تمایز
- مطالعه مکنیسمهای تقسیم سلولی و نمو
- آزمایشها و روشهای میکروبی برای بررسی ویتامینها و اسیدآمینهها بر روی این موجودات انجام میشود.
- ژنتیک: برای مثال نظریهی «یک ژن؛ یک آنزیم» که توسط بیدل و تاتوم ارائه شد و باعث شد جایزهی نوبل به آنها تعلق گیرد.
تکثیر و تقسیم سلولی قارچ به عنوان یک ارگانیسم مدل چه ویژگیهایی دارد؟
دو خاصیت خیلی مهم در این موجودات وجود دارد که عبارت است از:
- Sexuall productivity (تکثیر جنسی) که در موجودات پایینتر وجودندارد.
- cell devision یا تقسیمسلولی
سوال دانشجو: چرا در این قسمت به بحث تقسیمسلولی توجه ویژه انجام میشود؟
اهمیت تقسیم سلولی از این نظر است که سلولها هسته دارند و این در قیاس با پروکاریوتها اهمیت مییابد که بدون هسته هستند و اینجا اهمیت تقسیم سلولی هسته است که در پروکاریوتها مطرح نیست.
در شکل ۱ تصاویری دیده میشود که به انواع تقسیم سلولی در قارچها اشاره میکند. شکلی از ساکارومیسس سرویزیه[۱] دیده میشود که میتواند از طریق جوانهزدن رشد کندو میبینید که از یک سلول مادر، سلول دختر ایجادشده است. در تصویر سمت راست و پایین همین اسلاید میتوانید شیزوسکارومایسس را ببینید که تقسیم سلولی آنان از وسط است و در واقع این سلولها جوانه نمیزنند.
در همین شکل قارچهای رشتهای دیده میشوند. آسپرژیلوس یک قارچ رشتهای است که به شکل مسیلیوم رشدمیکند و اسپورها را هم در این تصویر قابل مشاهده هستند. اسپورها ابتدا ایجاد میشوند و وقتی به اندازهی کافی رشد کردند ساختارهای اسپوروزوییتی را تشکیل میدهند که میتوانند دوباره نسل بعدی را ادامه بدهد.
[۱] Saccharomyces Cerevisiae
نتیجه
قارچها در مقایسه با پروکاریوتها دو نوع تقسیم دارند.
- قارچها تقسیم جنسی دارند که پروکاریوتها فاقد آن هستند.
- قارچها بر عکس تقسیم دوتایی که در پروکاریوتها دیده میشود تقسیم سلولی کامل دارند که در واقع به معنی تقسیم هسته است.
- ساکارومیسس سرویزیه توسط جوانه زدن یا budding تقسیم میشود (دراین روش سلول دختر به مادر متصل میماند)
- شیزوساکارومیسس از وسط به دو نیم میشود.
- رشد اسپرژیلوس ابتدا به صورت میسلیوم است و سپس تولید اسپور میکند. اسپورها دقیقا شبیه والد هستند.
- بعضی از قارچها با تولید اسپور نسل بعدی را ایجاد میکنند.
- اسپورها رشد میکنند و قادرند ساختارهای اسپوروزوییت را به وجود بیاورند.
- هر اسپور میتواند نسل بعدی قارچ را ایجاد کند.
یک دیدگاه