Chương 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GIỚI NẤM Chương này trình bày về: Đặc điểm chung của vi nấm; Cấu tạo và đặc tính sinh học chung của nấm men; Cấu tạo và đặc tính sinh học chung của nấm sợi. Nấm học là một nhánh của ngành sinh học với đối tượng nghiên cứu là nấm, bao gồm đặc tính di truyền học và hóa sinh của nấm, phân loại khoa học và công dụng cũng như tác hại của nấm đối với đời sống của sinh vật. Trước đây nấm học được xem là một nhánh của thực vật học, bởi vì mặc dù nấm tiến hóa gần với động vật hơn là với thực vật nhưng hiểu biết này chỉ mới được công nhận vài thập kỷ về trước.
Lịch sử môn nấm học bắt đầu khi Pier Antonio Micheli xuất bản cuốn sách Nova plantarum genera tại Firenze vào năm 1737. Công trình mang tầm ảnh hưởng sâu sắc này đã đặt nền tảng cho việc phân loại một cách có hệ thống các loài cỏ, rêu và nấm. Tuy nhiên, theo Ekriksson Gunnan (1978) thì người có công nghiên cứu sâu về nấm thực ra là Elias Magnus Fries (1794-1874). Một số nhà nấm học khác là Christian Hendrik Persoon, Anton de Bary và Lewis David von Schweinitz.
GIỚI THỰC VẬT GIỚI ĐỘNG VẬT GIỚI NẤM (Plantae) (Animalia) (Fungi) GIỚI NGUYÊN SINH Tế bào nhân thực (Protista) GIỚI KHỞI SINH Tế bào nhân xơ (Monera) Hình 1. Hệ thống phân loại 5 giới của RH. Whittaker - 1969 Nấm đóng vai trò cơ bản đối với sự sống trên trái đất trong vai trò cộng sinh với các sinh vật khác, chẳng hạn dưới dạng nấm căn, địa y hay cộng sinh với côn trùng. Một số loài nấm sản sinh axit hữu cơ (axit citric, axit oxalic, axit gluconic…), vitamin (như vitamin nhóm B), kích thích tố như gibberellin, auxin, cytokinin và một số enzyme,… Nhiều loài nấm sản sinh độc tố, như nấm Aspergillus flavus và Aspergillus fumigatus phát triển trên ngũ cốc trong điều kiện thuận lợi sinh ra độc tố Aflatoxin.
Một số loài nấm và các sinh vật thường được xem thuộc giới nấm như thủy khuẩn (Oomycetes) và nấm nhầy Myxomycetes - là nguyên nhân gây bệnh trên động vật (như Histoplasmosis) cũng như thực vật (bệnh trên cây du và nấm đạo ôn). 1 Trong nhiều thế kỷ trước đây, một số loài nấm đã được ghi nhận dùng trong các bài thuốc dân gian ở Trung Quốc, Nhật Bản và Nga. Mặc dù việc sử dụng nấm trong y học dân gian chủ yếu tập trung ở lục địa châu Á (Đông Á) nhưng người dân những vùng khác như Trung Đông, Ba Lan và Belarus cũng dùng nấm để chữa bệnh. Một số loài nấm - đặc biệt như nấm linh chi - được cho là có khả năng mang lại nhiều ích lợi cho sức khỏe.
Hiện nay, các nghiên cứu về nấm dùng trong y học tập trung vào tác dụng giảm đường huyết, chống ung thư, chống mầm bệnh và tăng cường hệ miễn dịch. Trong lĩnh vực Thú y, Nấm học Thú y (Veterinary Mycology) là môn khoa học nghiên cứu về nấm và những loài nấm phổ biến gây bệnh cho động vật nuôi, các phương pháp chẩn đoán, từ đó đưa ra các biện pháp phòng và trị bệnh. Phần lớn nấm phát triển dưới dạng các sợi đa bào được gọi là sợi nấm (hyphae) tạo nên hệ sợi nấm (mycelium), một số nấm khác lại phát triển dưới dạng đơn bào. Quá trình sinh sản (hữu tính hoặc vô tính) của nấm thường là qua bào tử, được tạo ra trên những cấu trúc đặc biệt gọi là thể quả.
Một số loài mất khả năng tạo nên những cấu trúc sinh sản đặc biệt và nhân lên qua hình thức sinh sản sinh dưỡng. ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO CỦA GIỚI NẤM 1. Đặc điểm chung của giới nấm Giới nấm (Fungi) là nhóm sinh vật nhân thực. Cơ thể có thể là đơn bào hoặc đa bào dạng sợi, có thành kitin (trừ một số ít có thành xenlulozơ), không có lục lạp.
Sống dị dưỡng hoại sinh, kí sinh, cộng sinh (địa y). Sinh sản chủ yếu bằng bào tử không có lông và roi. Nấm phát triển trong điều kiện có sẵn chất hữu cơ và ở nhiệt độ từ 25oC đến 30oC. Ở 0oC thì nấm không phát triển, ở 100oC giết chết nhiều loại nấm.
Trong cuốn giáo trình này chúng ta chỉ xem xét về vi nấm. Các nấm sinh thể quả dạng lớn thường được gọi là nấm lớn (mushroom). Tuy nhiên giai đoạn sợi nấm của các nấm lớn cũng vẫn là đối tượng nghiên cứu của vi sinh vật học. Các dạng vi nấm điển hình bao gồm nấm men và nấm sợi.
Chúng chỉ khác nhau về hình thái chứ không phải là những taxon phân loại riêng biệt. Nhiều nấm men cũng có dạng sợi và rất khó phân biệt với nấm sợi. Nấm men (Yeast): Sinh vật đơn bào, sinh sản bằng nảy chồi hoặc phân cắt. Đôi khi các tế bào dính nhau tạo thành sợi nấm giả.
VD: Nấm men Candida thường có dạng sợi giả. Nấm sợi (Filamentous fungi): là sinh vật đa bào hình sợi, sinh sản vô tính và hữu tính. VD: Nấm mốc, nấm đảm. Ngoài ra, người ta còn ghép địa y (là cơ thể cộng sinh giữa nấm với tảo hoặc vi khuẩn lam) vào Giới nấm.
Đặc điểm cấu tạo chung của nấm a. Cơ thể nấm có bộ máy dinh dưỡng chưa phân hóa thành các cơ quan riêng biệt Cơ thể nấm là một tản (thallus), tức là một cơ thể có bộ máy dinh dưỡng chưa phân hoá thành các cơ quan riêng biệt. Tản của nấm có thể là đơn bào hoặc đa bào, đa số có dạng sợi gọi là sợi nấm hay khuẩn ty (hyphae). Sợi nấm có thể có hoặc không có vách ngang (sept).
Sợi nấm có đường kính trung bình là 5–10µm, đôi khi rất lớn (tới 25µm) nhưng cũng có khi rất nhỏ (1–2µm). Đặc biệt sợi nấm của loài Achlya conspicus có đường kính rộng tới 160–170µm. Có sợi nấm trong suốt, không màu, có sợi có màu. Một số sợi nấm tiết sắc tố vào môi trường nuôi cấy.
Một số sợi nấm khác có thể tiết ra các chất hữu cơ, kết tinh trên bề mặt sợi nấm. Đa số sợi nấm phân nhánh nhiều lần nhưng cũng có loại sợi nấm không phân nhánh. Từ một bào tử hay một đoạn sợi nấm gặp điều kiện thuận tiện sợi nấm sẽ phát triển ra theo cả ba chiều tạo thành một khối sợi nấm, ta gọi là hệ sợi nấm hay khuẩn ty thể (mycelium). Ở một số loài nấm, các sợi nấm quấn chặt với nhau, thậm chí dính liền với nhau theo chiều dọc tạo ra những dạng hình thái đặc biệt của nấm như thể đệm (stroma), hạch nấm (aclerotium), rễ giả (rhizoid), bó sợi nấm (synnema), thể quả (fruiting body hay sporocarp)… Hình 1.
Hệ sợi nấm (Khuẩn ty thể) b. Các vách ngăn ở sợi nấm đều có lỗ thông Tuỳ loại nấm mà vách ngang có thể có một lỗ thông khá lớn ở chính giữa (ví dụ ở nấm túi và nấm bất toàn), có thể có nhiều những lỗ thông tương đối nhỏ (ví dụ ở Geotrichum candidum và nhiều loài Fusarium), cũng có thể có một lỗ thông ở chính giữa nhưng mép lỗ dầy lên bên ngoài có một màng mỏng che phủ (màng parenthesome). Qua lỗ thông, không những chất nguyên sinh có thể đi qua mà nhân tế bào cũng có thể thót nhỏ lại để chui qua. Nhân tế bào trong sợi nấm thường di chuyển tới những phần sợi nấm đang có hoạt động sinh lý mạnh mẽ.
Như vậy, là ở cả sợi nấm không ngăn vách lẫn ở sợi nấm có ngăn vách về thực chất chỉ là những ống dài chứa chất nguyên sinh và nhiều nhân tế bào. Trừ các tế bào nấm men đơn bào còn sợi nấm rõ ràng chưa có cấu tạo tế bào điển hình như ở các sinh vật nhân thật khác. Mỗi tế bào trong một sợi nấm chưa có hoạt động trao đổi chất độc lập vì chưa có giới hạn rõ rệt. Lỗ thông ở vách ngăn c.
Nấm cũng có rất nhiều đặc điểm chung với các sinh vật có nhân thật Dù sao thì nấm cũng có rất nhiều đặc điểm chung với các sinh vật có nhân thật, nhất là về cấu tạo của nhân. Nấm khác hẳn về nhiều mặt với các vi sinh vật thuộc nhóm nhân nguyên thuỷ như vi khuẩn vi khuẩn lam. Nấm có những đặc điểm riêng biệt về mặt hóa học tế bào Nấm không có cấu trúc thống nhất giữa các nhóm về thành phần của thành tế bào. Chỉ có một số ít có chứa xenlulozơ trong thành tế bào.
Chất dự trữ của nấm không phải là tinh bột như ở thực vật mà là glicogen như ở động vật. Thành tế bào của các nhóm nấm chủ yếu có cấu trúc như nhau: Bảng 1. Cấu trúc thành tế bào của các nhóm nấm Nhóm nấm Thành phần chính của thành tế bào + Ngành Myxomycota (Gymnomycota) - Myxomycetes Xenlulozơ - Acrasiomyceter Xenlulozơ - Glicogen + Ngành Eumycota: Ngành phụ Mastigomicotina Kitin - Plasmodiophoromycetes - Oomyceter Xenlulozơ - Glucan - Hyphochytridiomyceter Xenlulozơ - Kitin - Chytridiomyceter Kitin – Glucan Ngành phụ Zygomycotina - Zygomyceter Kitin – Kitozan - Trichomyceter Poligalactozamin – Glactan Ngành phụ Ascomycotina Và Deuteromycotina Kitin – Glucan Loại trừ: - Saccharomycetaceae Glucan – Manan Và Cryptococcaceae - Rhodotorulaceae Và Sporobolomycetaceae Kitin – Mannan Ngành phụ Basidiomyceter Kitin - Glucan 4 Xenlulozơ là hợp chất có phân tử của D – Glucoza, mannan là hợp chất cao phân tử của D – mannanoza. Glucan là homopolisaccarit của glucoza.
Poligalactozamin là homopolisaccarit của galactozamin. Glicogen có cấu tạo như amilopectin nhưng số gốc glucoza nhiều hơn ở tinh bột (thường tới 600. Nấm không chứa tế bào sắc tố quang hợp Khác với thực vật và các vi khuẩn quang hợp, nấm không chứa trong tế bào sắc tố quang hợp. Vì vậy, nấm không có khả năng quang hợp, không có khả năng sống tự dưỡng, nấm chỉ có đời sống hoại sinh (trên chất hữu cơ chết), kí sinh (trên cơ thể sống) và cộng sinh (với tảo và vi khuẩn lam hoặc với rễ cây).
Nấm sinh sản bằng bào tử vô tính và bào tử hữu tính Các bào tử vô tính khác nhau ở hình thái và ở nguồn gốc phát sinh. Căn cứ vào đặc điểm phát sinh, phân ra thành bảo tử kín và bào tử trần. Một dạng bào tử vô tính không phải là dạng sinh sản được gọi là bào tử màng dày hay bào tử áo. Chúng do một đoạn sợi nấm tích luỹ nhiều chất dinh dưỡng và có thành tế bào dày lên mà tạo thành nhằm mục đích thích ứng với các điều kiện bất lợi của môi trường.
Một kiểu bào tử vô tính khác đó là các bào tử có roi có khả năng bơi lội trong nước, gọi là các bào tử động. Về bào tử vô tính ở nấm còn phải kể đến bào tử đốt, bào tử bắn, bào tử chồi. Các bào tử hữu tính ở nấm rất đa dạng. Có thể kể đến bào tử noãn, bào tử tiếp hợp, bào tử túi, bào tử đảm.