Лихенология - Lichenology

Лихенология это филиал микология который изучает лишайники, симбиотический организмы состоящий из интимной симбиотической ассоциации микроскопического водоросль (или цианобактерии ) с нитевидный грибок.

Изучение лишайников предполагает изучение нескольких дисциплин: микология, психология, микробиология и ботаника. Ученые-лихенологи известны как лихенологи.

История

Начала

Лишайникам как группе уделялось меньше внимания в классических трактатах по ботанике, чем другим группам, хотя связь между людьми и некоторыми видами была задокументирована с давних времен. Несколько видов появились в произведениях Диоскорид, Плиний Старший и Теофраст хотя исследования не очень глубокие. В первые века нашей эры их обычно выдвигали как примеры самозарождение и их репродуктивные механизмы полностью игнорировались.[1] На протяжении веков естествоиспытатели включали лишайники в различные группы, пока в начале 18 века французский исследователь Джозеф Питтон де Турнефор в его Institutiones Rei Herbariae сгруппировали их в свой собственный род. Он принял латинский термин "лишайник", который уже использовал Плиний, который импортировал его от Теофраста, но до того времени этот термин не имел широкого распространения.[2] Первоначальное значение греческого слова λειχήν (leichen) было мох, которое, в свою очередь, происходит от греческого глагола λείχω (liekho) сосать из-за большой способности этих организмов поглощать воду. В своем первоначальном использовании термин означал мхи, печеночники а также лишайники. Около сорока лет спустя Диллениус в его Historia Muscorum сделали первое подразделение группы, созданной Tournefort, разделив подсемейства Usnea, Coralloides и Лишайники в ответ на морфологические характеристики лишайника слоевище.[3]

После революции в таксономия принесенный Линней и его новая система классификации лишайников сохранена в Завод Царство, образующее единую группу Лишайник с восемью подразделениями внутри группы в соответствии с морфологией слоевище.[4] В таксономия лишайников был впервые интенсивно исследован Шведский ботаник Эрик Ахариус (1757–1819), которого поэтому иногда называют «отцом лихенологии». Ахарий был учеником Карл Линней. Вот некоторые из его наиболее важных работ по этой теме, положивших начало лихенологии как дисциплине:

  • Lichenographiae Suecia prodromus (1798)
  • Methodus lichenum (1803)
  • Лихенография универсальная (1810)
  • Синопсис methodica lichenum (1814)
Лишайник на камнях
Evernia Prunastri, дубовый мох

К более поздним лихенологам относятся американские ученые. Вернон Ахмаджян и Эдвард Такерман и русский эволюционный биолог Константин Мережковский, а также любители, такие как Луиза Коллингс.

На протяжении многих лет исследования проливают новый свет на природу этих организмов, все еще относящихся к растениям. Спорный вопрос, связанный с лишайниками с начала 19 века, - их воспроизводство. В эти годы группа исследователей, верных догматам Линнея, считала, что лишайники размножаются половым путем и имеют половые репродуктивные органы, как и у других растений, независимо от того, имеет ли место бесполое размножение. Другие исследователи рассматривали только бесполое размножение с помощью Черенки.[5]

19 век

На этом фоне появился шведский ботаник. Эрик Ахариус ученик Линнея, который сегодня считается отцом лихенологии, начал систематизацию лишайников со своего новаторского исследования шведских лишайников в Lichenographiae Suecicae Prodromus 1798 года или в его Synopsis Methodica Lichenum, Sistens omnes hujus Ordinis Naturalis 1814 года.[6] Эти исследования и классификации являются краеугольным камнем последующих исследований. В эти первые годы структурирования новой дисциплины появились различные работы выдающейся научной важности, такие как Lichenographia Europaea Reformata, опубликованная в 1831 г. Элиас Фрис или Enumeratio Critico Lichenum Europaeorum 1850, автор Людвиг Шерер[7] в Германии.[8]

Эрик Ахариус (1757–1819), шведский ботаник, отец лихенологии.

Но эти работы страдают тем, что являются поверхностными и простыми списками видов без дальнейших физиологических исследований.[9] Только в середине XIX века исследования удалось наверстать с помощью биохимических и физиологических методов. В Германии Эрнст Ицигсон[10] и Иоганн Байрхоффер,[11] во Франции Эдмон Туласне и Камилла Монтань, в России Федор Бухсе,[12] в Англии Уильям Олпорт Лейтон и в США Эдвард Такерман начал публиковать труды большого научного значения.

В научных публикациях установлено множество неизвестных фактов о лишайниках. Во французском издании Анналы естественных наук в статье 1852 г. "Memorie pour servir a l'Histoire des Lichens Organographique et Physiologique" автора Эдмон Туласне, репродуктивные органы или апотеции лишайников.[13][14]

Эти новые открытия становились все более противоречивыми для ученых. В апотеций репродуктивный орган является уникальным для грибы но отсутствует в других фотосинтетический организмы. С улучшениями в микроскопия, водоросли были выявлены в структуре лишайников, что усилило противоречия. Сначала присутствие водорослей считалось следствием загрязнения из-за сбора образцов во влажных условиях, и они не считались находящимися в симбиотический связь с грибковой частью слоевища. То, что водоросли продолжали размножаться, показало, что они не были простыми загрязнителями.

Это было Антон де Бари немец миколог кто специализировался на фитопатология который впервые предположил в 1865 г., что лишайники были просто результатом паразитизма различных грибов аскомицеты группа по носток типа водоросли и другие. Последовательные исследования, например, проведенные Андрей Фаминцын и Баранецкий[15] в 1867 г. показали отсутствие зависимости водорослевого компонента от слоевища лишайника и что водорослевой компонент мог жить независимо от слоевища.[16] Это было в 1869 году, когда Саймон Швенденер продемонстрировали, что все лишайники возникли в результате нападения грибов на клетки водорослевых клеток и что все эти водоросли также существуют в свободной природе. Этот исследователь первым осознал двойственную природу лишайников в результате захвата компонента водорослей грибковым компонентом.[17] В 1873 г. Жан-Батист Эдуард Борне пришла к выводу, что в результате изучения множества различных видов лишайников связь между грибами и водорослями была чисто симбиотический. Также было установлено, что водоросли могут ассоциироваться с множеством разных грибов, образуя разные лишайники. фенотипы.

Французский ботаник (Жан-Батист) Эдуард Борне (1828–1911)

20 век

В 1909 г. русский лихенолог Константин Мерещковский представил исследовательскую работу «Теория двух плазм как основа Симбиогенез, Новое исследование происхождения организмов », целью которого является объяснение новой теории симбиогенеза лишайниками и другими организмами, о чем свидетельствует его более ранняя работа« Природа и происхождение Хроматофоры в царстве растений ». Эти новые идеи можно изучать сегодня под названием« Теория Эндосимбиоз.[18]

Несмотря на вышеупомянутые исследования, двойственная природа лишайников оставалась не более чем теорией, пока в 1939 году швейцарский исследователь Ойген А. Томас.[19] смог воспроизвести в лаборатории фенотип лишайника Cladonia pyxidata[20] путем объединения двух идентифицированных компонентов.

В течение ХХ века ботаника и микология все еще пытались решить две основные проблемы, связанные с лишайниками. С одной стороны, определение лишайников и взаимосвязь между двумя симбионтами и таксономическое положение этих организмов в царстве растений и грибов. Появились многочисленные известные исследователи в области лихенологии. Генри Николлон де Аббе, Уильям Альфред Вебер, Антонина Георгиевна Борисова, Ирвин М. Бродо, Джордж Альберт Ллано.

Лихенология нашла применение за пределами биология сам в области геология в технике, известной как лихенометрия где возраст открытой поверхности можно определить, изучив возраст растущих на ней лишайников. Датирование возраста таким образом может быть абсолютным или относительным, поскольку рост этих организмов может быть остановлен в различных условиях. Этот метод позволяет определить средний возраст более старых отдельных лишайников, обеспечивая минимальный возраст исследуемой среды.[21] Лихенометрия основана на том факте, что максимальный диаметр самого большого слоевища эпилитический рост лишайника на субстрате прямо пропорционален времени от первого воздействия окружающей среды на территорию, как показали исследования Роланд Бешель[22] в 1950 году и особенно полезен в областях, подверженных воздействию менее 1000 лет. Наибольший рост наблюдается в первые 20–100 лет при росте на 15–50 мм в год и меньше в последующие годы при среднем росте на 2–4 мм в год.[23]

Трудность дать определение, применимое к каждому известному лишайнику, обсуждалась с тех пор, как лихенологи впервые признали двойную природу лишайников. В 1982 г. Международная ассоциация лихенологии созвал собрание для принятия единого определения лишайника на основе предложений комитета. Председателем этого комитета был известный исследователь. Вернон Ахмаджян. Окончательно принятое определение заключалось в том, что лишайник можно рассматривать как ассоциацию между грибком и фотосинтетическим симбионтом, в результате чего образуется слоевище определенной структуры.[24]

Такой простой априори Определение вскоре вызвало критику со стороны различных лихенологов, и вскоре появились отзывы и предложения по поправкам. Например, Дэвид Л. Хоксворт считают определение несовершенным, поскольку невозможно определить, какой из слоевищ имеет конкретную структуру, поскольку талломы меняются в зависимости от субстрата и условий, в которых они развиваются. Этот исследователь представляет собой одно из основных направлений среди лихенологов, считающих невозможным дать однозначное определение лишайникам, поскольку они представляют собой уникальный тип организма.[24]

Сегодня исследования в области лихенологии не ограничиваются описанием и систематикой лишайников, а находят применение в различных научных областях. Особенно важны исследования по качество окружающей среды которые образуются в результате взаимодействия лишайников с окружающей средой. Лишайник чрезвычайно чувствителен к различным загрязнителям воздуха, особенно к Диоксид серы, что приводит к кислотный дождь и предотвращает водопоглощение.

К. С. Мережковский русский лихенолог (1855–1921).

Лишайники в фармакологии

Хотя несколько видов лишайников использовались в традиционная медицина Только в начале 20 века ими заинтересовалась современная наука. Открытие различных веществ с антибактериальный действия на талломы лишайников были необходимы для того, чтобы ученые осознали возможное значение этих организмов для лекарство[25] Начиная с 1940-х гг. Появляются различные работы отмеченных микробиолог Руфус Пол Буркхолдер кто продемонстрировал антибактериальное действие лишайников этого рода Usnea против Bacillus subtilis и Sarcina lutea.[26] Исследования показали, что вещество, подавляющее рост бактерий, было усниновая кислота. Что-то похожее произошло с веществом Рамелина синтезируется лишайником Рамалина ретикулата,[27] тем не менее, эти вещества оказались неэффективными против Грамотрицательные бактерии такие как кишечная палочка и Псевдомонады. В результате этих исследований количество антибактериальных веществ и возможных мишеней для лекарств, которые, как известно, вырабатываются лишайниками, увеличилось. эргостерин, усниновая кислота и т.п.[28]

Интерес к потенциалу веществ, синтезируемых лишайниками, возрастал с окончанием Вторая Мировая Война наряду с растущим интересом ко всем антибиотик вещества. В 1947 г. антибактериальное действие было обнаружено в экстрактах Cetraria islandica и соединения, идентифицированные как ответственные за бактериальное ингибирование, оказались d-протолихостериновая кислота и d-1-усниновая кислота.[29] Дальнейшие исследования выявили новые антибактериальные вещества, Алектосарментин[30] или Атранорин.[31]

Антибактериальное действие веществ, вырабатываемых лишайниками, связано с их способностью разрушать бактериальную белки с последующей потерей бактериального метаболический вместимость. Это возможно из-за действия лишайника. фенольные смолы такие как усниновая кислота производные.[32]

С 1950-х годов продукт лишайников усниновая кислота был целью большинства противоопухолевый исследование. Эти исследования выявили некоторые in vitro противоопухолевое действие веществ, обнаруженных в двух обычных лишайниках Peltigera leucophlebia и Collema flaccidum.[33]

Последние работы в области прикладной биохимия показал некоторую противовирусную активность в отношении некоторых лишайниковых веществ. В 1989 г. К. Хирабаяши[34] представил свои исследования ингибирующих полисахаридов лишайников в ВИЧ инфекция.[35]

Список используемой литературы

  • «Протоколы в лихенологии: культивирование, биохимия, экофизиология и использование в биомониторинге» (Руководства Springer Lab, Kraner, Ilse, Beckett, Richard and Varma, Ajit (28 ноября 2001 г.)
  • Лихенология на Британских островах, 1568–1975: историко-биографический обзор, Д. Л. Хоксворт и М. Р. Д. Сивард (декабрь 1977 г.)
  • «Лихенология: достижения и проблемы» (Ассоциация специальных томов / систематики) Денис Хантер Браун и др. (10 мая 1976 г.)
  • Лихенология на Индийском субконтиненте, Дхарани Дхар Авасти (1 января 2000 г.)
  • Лихенология на Индийском субконтиненте, 1966–1977 гг., Аджай Сингх (1980)
  • CRC Справочник по лихенологии, Том II: т.2, Маргалит Галун (30 сентября 1988 г.)
  • Учебник общей лихенологии, Альберт Шнайдер (24 мая 2013 г.)
  • Горизонты в лихенологии Д. Х. Долби (1988)
  • Библиография ирландской лихенологии, М. Э. Митчелл (ноябрь 1972 г.)
  • Diccionario de Liquenologia / Словарь лихенологии, Кеннет Аллен Хорнак (1998)
  • «Прогресс и проблемы лихенологии в восьмидесятые годы: труды» (Bibliotheca Lichenologica), Элизабет Певелинг (1987)
  • Учебник общей лихенологии с описаниями и рисунками родов, встречающихся на северо-востоке США., Альберт Шнайдер (март 2010 г.)
  • Современное состояние и возможности лихенологии в КитаеЛю Хуа Цзе (1 января 2000 г.)
  • Лишайники для биомониторинга окружающей среды, Шукла, Д. К. Вертика, Упрети и Баджпай, Раджеш (август 2013 г.)
  • Лихенология и бриология на Галапагосских островах с контрольными списками лишайников и мохообразных, опубликованных на данный момент, Уильям А. Вебер (1966)
  • Флехтен Фолльманн: вклад в лихенологию в честь Герхарда Фолльмана, Герхард Фолльманн, Ф. Дж. А. Дэниелс, Марго Шульц и Хорхе Пайне (1995)
  • Экологическая лихенология: биомониторинг загрязнения воздуха следовыми элементами, Джойс Э. Слоф (1993)
  • Журнал ботанической лаборатории Хаттори: посвященный бриологии и лихенологии, Зенносуке Ивацуки (1983)
  • Современная лихенология и лишайники Западного Орегона, У. Клейтон Фрейзер (1968)
  • Ирландская лихенология 1858–1880: Избранные письма Исаака Кэрролла, Теобальда Джонса, Чарльза Ларбалестье (1996)
  • Лишайники с запада Гудзонова залива (Лишайники Арктической Америки Vol. 1), Джон У. Томпсон (1953)
  • Les Lichens - морфология, биология, систематика, Фернан Моро (1927)
  • «Эрик Ахариус и его влияние на английскую лихенологию» (Бюллетени ботаники), Дэвид Дж. Гэллоуэй (июль 1988 г.)
  • "Lichenographia Thompsoniana: Североамериканская лихенология в честь Джона У. Томпсона", М. Г. Глин (май 1998 г.)
  • "Мониторинг с помощью лишайников - материалы семинара перспективных исследований НАТО", Нимис, Пьер Луиджи, Шайдеггер, Кристоф и Уолсли, Патрисия (декабрь 2001 г.)
  • Вклад в лихенологию: в честь А. Хенссена, Х. М. Янс и А. Хенссен (1990)
  • Исследования по лихенологии с акцентом на хемотаксономию, географию и фитохимию: Festschrift Christian Leuckert, Johannes Gunther Knoph, Kunigunda Schrufer и Harry J. M. Sipman (1995)
  • Шведская лихенология: посвящается Роланду Мобергу, Ян Эрик Маттссон, Матс Ведин и Инга Хедберг (сентябрь 1999 г.)
  • Указатель коллекционеров в Ноулз, лишайники Ирландии (1929) и Приложение Портера: с обзором лишайников, М. Э. Митчелл, Матильда К. Ноулз и Лилиан Портер (1998)
  • Биоразрушение каменных поверхностей: лишайники и биопленки как агенты выветривания горных пород и культурное наследие, Ларри Сент-Клер и Марк Сивард (октябрь 2011 г.)
  • Симбиоз лишайников, Вернон Ахмаджян (август 1993 г.)
  • Биология лишайников, Томас Х. Нэш (январь 2008 г.)
  • Fortschritte der Chemie organischer Naturstoffe / Прогресс в химии органических натуральных продуктов, С. Хунек (октябрь 2013 г.)

Известные лихенологи

Коллекции лишайников

использованная литература

  1. ^ Лаудер Линдси, Уильям (1856 г.). Популярная история британских лишайников п. 22
  2. ^ Лаудер Линдси, Уильям (1856 г.). Популярная история британских лишайников п. 23
  3. ^ Джозеф Питтон де Турнефор (1700 г.). Institutiones rei herbariae [Учреждения ботаники] (на латыни). 1.
  4. ^ Лаудер Линдси, Уильям (1856 г.). Популярная история британских лишайников. п. 24.
  5. ^ Лаудер Линдси, Уильям. Популярная история британских лишайников. п. 25.
  6. ^ Ахарий, Эрик (1814). Синопсис Methodica Lichenum: Systens omnes hujus ordinis naturalis detectas [Сводка методов лишайников, обнаруженных систем этого естественного порядка.] (на латыни). Сванборг.
  7. ^ http://plants.jstor.org/person/bm000391348?history=true
  8. ^ Лаудер Линдси, Уильям (1856 г.). Популярная история британских лишайников. п. 27.
  9. ^ Шнайдер, Альберт (1895). «Биологический статус лишайников». Бюллетень Ботанического клуба Торри. 22 (5): 189–198. Дои:10.2307/2478161. JSTOR  2478161.
  10. ^ "Гербарии и библиотеки Гарвардского университета".
  11. ^ "Гербарии и библиотеки Гарвардского университета".
  12. ^ "Гербарии и библиотеки Гарвардского университета".
  13. ^ Уильямс, Томас А. (1856). "Статус гипотезы альго-лишайников". Американский натуралист. 23 (265): 1–8. Дои:10.1086/274846.
  14. ^ Лаудер Линдси, Уильям (1856 г.). Популярная история британских лишайников. п. 23.
  15. ^ "Гербарии и библиотеки Гарвардского университета".
  16. ^ Финк, Брюс (1913). «Природа и классификация лишайников: II. Лишайники и их водоросли-хозяева». Микология. 5 (3): 97–166. Дои:10.2307/3753090. JSTOR  3753090.
  17. ^ Онеггер, Розмари (2000). «Саймон Швенденер (1829–1919) и двойная гипотеза лишайников». Бриолог. 103 (2): 307–313. Дои:10.1639 / 0007-2745 (2000) 103 [0307: ssatdh] 2.0.co; 2.
  18. ^ Кавальер-Смит, Т. (2003). "Микробные грязи". Бионаука. 53 (10): 1008. Дои:10.1641 / 0006-3568 (2003) 053 [1008: мм] 2.0.co; 2.
  19. ^ Вид: Евгений А. Томас
  20. ^ «Кубки пикси (Cladonia pyxidata)».
  21. ^ Антонио Гомес Ортис, изд. (1998). Procesos biofísicos actuales en medios fríos: estudios recientes [Современные биофизические процессы в холодной среде: недавние исследования] (на испанском). Edicions Universitat Barcelona. ISBN  9788447519231. Мигель Матео Гарсия, Кривая роста Rhizocarpon geographicum в долине Мадриу Андорра, Биофизические процессы в холодной среде ISBN  84-475-1923-6
  22. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2014-02-03. Получено 2014-01-21.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт)
  23. ^ Schaetzl Randall, J; Шэрон Андерсон (2005). Генезис и геоморфология почв. Издательство Кембриджского университета. п. 562. ISBN  978-0521812016.
  24. ^ а б Дэвид Л. Хоксворт (1989) "Взаимодействие грибков и водорослей в Lichen Symbiosis liquenoides" Летопись Ботанического сада Мадрида (46).
  25. ^ [1] Майк Крокетт, Стейси Кагеяма, Дельфина Хомен, Кэрри Льюис, Джейн Осборн, Логан Сандер (2003). «Антибактериальные свойства четырех лишайников северо-западной части Тихого океана».
  26. ^ «Википространства».
  27. ^ Маршак, А .; Barry, G.T .; Крейг, Л. С. (1947). «Антибиотическое соединение, выделенное из лишайника Ramalina reticulata». Наука. 106 (2756): 394–395. Bibcode:1947Научный ... 106..394М. Дои:10.1126 / science.106.2756.394. PMID  17750561.
  28. ^ Бустинза, Франциско (1948) «Вклад в изучение антибиотиков, производимых лишайниками». Летопись Ботанического сада Мадрида (7) ISSN с. 511–548.
  29. ^ Бустинза, Франциско (1951) "Вклад в изучение антибактериальной активности в Cetraria islandica". Летопись Ботанического сада Мадрида (10) ISSN с. 144–149.
  30. ^ Gollapudi, S. R .; Telikepalli, H; Jampani, H.B .; Mirhom, Y. W .; Дрейк, S.D .; Bhattiprolu, K. R .; Vander Velde, D; Митчер, Л. А. (1994). «Алектосарментин, новый противомикробный дибензофураноид лактол из лишайника Alectoria sarmentosa». Журнал натуральных продуктов. 57 (7): 934–8. Дои:10.1021 / np50109a009. PMID  7964789.
  31. ^ Эдвардс, Хауэлл GM; Ньютон, Эмма М .; Винн-Уильямс, Дэвид Д. (2003). «Молекулярно-структурные исследования лишайниковых веществ II: атранорин, гирофорная кислота, фумарпроцетрариновая кислота, ризокарповая кислота, калицин, пульвинодилактон и усниновая кислота». Журнал молекулярной структуры. 651-653: 27–37. Bibcode:2003JMoSt.651 ... 27E. Дои:10.1016 / S0022-2860 (02) 00626-9.
  32. ^ Нели Кика Хонда и Вагнер Вилегас (1998) "Химия лишайников" (Порт)[2] Quimica Nova 22 (1) ISSN 0100-4042
  33. ^ "Поиск EBI".
  34. ^ Hirabayashi, K; Ивата, S; Ито, М; Шигета, S; Наруи, Т; Мори, Т; Шибата, S (1989). «Ингибирующее действие сульфата полисахарида лишайника, GE-3-S, на репликацию вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) in vitro». Химико-фармацевтический бюллетень. 37 (9): 2410–2. Дои:10.1248 / cpb.37.2410. PMID  2575016.
  35. ^ Франсиско Хавьер Толедо Маранте, Ана Гарсия Костеллано, Франсиско Леон Ойола и Хайме Бермеджо Баррера "Ecologia Quimica en Hongos y Liquenes" (Спа) Колумбийская академия наук 28 ISSN 0370-3908 с. 509–528 [3]

внешняя ссылка