24장 균류

균류 버섯, 곰팡이, 제빵용 효모 모든 균류는 종속영양생물 균류의 몸체인 균사체는 실과 같은 균사로 되어있음 균사체의 생장속도는 한 개의 버섯이 하루에 1km의 새로운 균사 형성

균류의 영양물질 흡수 흡수에 의해 영양물질을 섭취 균사가 영양물질이 있는 주위에 분해효소를 분비한 후, 에너지를 이용한 능동수송이나 또는 확산을 통해 이들 분해된 물질을 흡수 기생성 균류는 흡기라고 불리는 특수한 균사를 형성하여 숙주의 세포벽에 침입한 후 숙주의 세포질로부터 직접 영양물질을 흡수 균류는 죽은 생물을 부패시키는 분해자로서 세균과 비슷한 역할 세균과 같이 탄소와 무기영양분 (질소 및 인)의 순환에 중요한 역할

균류의 영양물질 흡수 사이클로스포린: 토양균류로 부터 제조된 의약품. 장기 이식 수술 시에 사용되는데 이 물질은 신체의 면역체계를 억제시켜 이식된 장기의 거부 반응을 줄여 준다. 과거에 사용되어 온 면역억제물질들은 여러 가지 부작용을 일으킨다. 균류가 일으키는 병: 장미의 잎에 번지는 흰가루병, 무좀 등 식물의 뿌리와 공생적인 결합체인 균근을 형성하여 뻗은 균사는 토양으로부터 무기물을 흡수하여 식물에 공급하고 대신 식물로부터 다른 영양분을 받음.

균류의 생식 균류의 무성생식은 포자의 형성 포자는 공기와 물을 이용하여 퍼져 나가는데, 만약 떨어진 곳이 생존에 적당치 않으면 발아하지 않는다. 포자는 그 상태로 오랫동안 생존 균류는 무성생식도 가능 접합자 생물들은 생활사의 대부분을 반수체로 지내며 수정이 일어날 때만 이배체 상태가 됨

균류의 생식 이배체 시기는 대단히 짧은 기간 동안 지속되며 곧 이어 감수분열이 일어나 반수체기로 되돌아간다. 많은 균류는 두 반수체 핵의 융합이 곧 일어나지 않고 두 개의 핵을 가진 세포의 상태로 생장이 지속된 후 생식기관이 나타난다 (N+N 상태). 핵융합이 일어나면 그 즉시 균류 특유의 감수분열에 돌입하여 다시 반수체 상태가 시작

균류의 계통 식물과 균류 간의 여러 가지 차이점이 밝혀짐에 따라 각기 다른 생물로 구분 식물은 세포벽이 셀룰로오스, 균류는 키틴질 원시적인 형태의 유사분열과 감수분열 다른 진핵생물에 비하여 균류의 염색체에는 적은 양의 히스톤 단백질이 포함됨

균계 (Kingdom Fungi) 균류의 10만여 종은 4개의 문에 속함 접합균문: 빵곰팡이 자낭균문: 빵 제조 및 알코올 발효용 효모 담자균문: 버섯곰팡이 불완전균문

접합균문 – 접합 곰팡이류 균사의 격벽이 없고, 불규칙, 불완전이며 세포질은 다핵체 상태 접합균이라는 명칭은 접합자가 접합포자라고 불리는 포자를 이루기 때문 대부분은 부생성 포복경 헛뿌리

접합균문 – 빵곰팡이 냉장고에서 발견되는 곰팡이 적당한 장소에 떨어진 포자는 먼저 습기를 흡수한 후 발아 적당한 영양분 이외에 습기와 적당한 온도는 생장에 필수적 포복경을 형성하여 음식물의 표면을 따라 기면서 뿌리처럼 생긴 헛뿌리를 음식물 깊숙이 들여보낸다. 곰팡이 핀 빵을 보면 엉클어져 자란 솜털에 작고 검은 점 (포자낭)들이 생김. 이들 까만 점들은 빵곰팡이가 무성생식을 하고 있음을 알려 주는 증거

접합균문 – 유성생식 유성생식은 두 세포의 접합과 뒤따라 일어나는 핵융합에 의하여 시작 암수가 구별되지 않기 때문에 “+, -”로 표시 각 배우자낭이 융합되고 막이 분해됨에 따라 양쪽에서 온 반수체 핵들의 핵융합이 일어남 접합자는 짧은 이배체기를 가지며 내성이 높아 오랜 기간 동안 휴면 상태를 유지할 수 있음

자낭균문 – 자낭균류 자낭균문과 담자균문은 고등 균류라 함 세포분열에 의하여 계속 격벽 형성 각 세포가 한 개씩의 핵을 가지나 격벽에 구멍이 있어 이웃 세포 간에 세포질과 핵의 통과가 가능하기 때문에 다핵이 가능 식용인 곰보버섯, 송로버섯, 흰가루병 곰팡이, 귤의 녹색 및 청색 곰팡이, 효모

자낭균문 – 자낭균류 Claviceps는 호밀에 단단하고 작은 균사체를 형성하는 소위 ‘맥각병 (ergot)’을 일으키며, 맥각이 포함된 밀가루로 만든 빵에는 팔다리의 혈관을 수축시키는 특이한 성질을 가진 알칼로이드 종류가 있어 이와 같은 빵을 계속해서 먹는 경우 ‘맥각중독증’에 걸림. 증상은 환각과 팔다리가 타는 느낌. 팔다리에 혈액 순환이 안되면 절단 위험. 호흡기와 심장에도 영향을 주어 사망하는 경우. 19세기에 흔히 발생하는 병. 맥각의 유도체는 오늘날 진통제로서 편두통을 치료, 인공유산을 유도, 출산 후 자궁의 출혈을 중지시키는 등 치료를 목적으로 쓰인다.

자낭균문 – 자낭균의 생식 분생자로 알려져 있는 포자를 형성 분생자는 분생자병이라 불리는 특수한 형태의 균사 끝에 쇄상의 형태로 형성 자낭균이라는 이름은 자낭이라고 불리는 주머니 속에 자낭포자를 형성해서 붙여짐 서로 만난 두 반수체 핵들은 융합하지 않고 이핵체 상태를 유지

자낭균문 – 자낭균의 생식 다른 불임세포들과 함께 자낭과를 형성하는데 자낭과는 미성숙된 이핵체 자낭이 자리잡고 있는 하나의 커다란 방 융합하면 융합 즉시 감수분열을 하거나 다소 지체되기도 한다. 감수분열이 끝나면 여기서 생긴 4개의 반수체 핵은 한 차례의 유사분열을 거쳐 8개의 자낭포자를 형성 자낭포자가 완전히 성숙하면 자낭은 파괴되고 포자는 퍼져나간다. 유전적으로 동일한 무성포자와는 달리 자낭포자 각 쌍은 감수분열을 통한 유전자 재조합의 결과로 각 쌍 만의 독특한 게놈을 갖는다.

자낭균문 – 지의류 조류 또는 남세균과 결합하여 지의류를 형성 공생관계에서 조류는 광합성 산물을 균류에게 공급하며 균류는 조류에게 수분을 공급하고 적당한 서식처를 마련 포자형성에 의한 무성생식에 의하여 번식 1만 7000 여종의 지의류는 3가지 부류

자낭균문 – 지의류 껍질형: 마르고, 크기가 작으나 여러 가지 색깔을 띠며 직사광을 받는 바위 표면에 정착하여 바위의 풍화작용을 가속화시킴으로써 토양의 형성을 촉진 잎형: 상당 부분이 공기 중에 노출되어 있으며 나무에서 주로 자라는데 스페인 이끼와 비슷한 형태 관목형: 토양에서 자라며 뒤엉킨 덩어리를 이룸. 꽃이끼는 북극 지방에 무성하며 순록들의 먹이로 이용됨 이산화황, 중금속 및 방사성 물질 같은 오염물질이 흡수되어 축적됨에 따라 감수성이 높은 지의류는 쉽게 죽기 때문에 공기 오염에 대한 좋은 지표

자낭균문 – 효모 둥글거나, 난형이며 짧고 분지된 사슬 모양 출아에 의해 번식 제빵용 효모에는 이배체와 반수체가 있으며 두 가지 모두 출아에 의하여 번식. 이배체는 감수분열을 하여 4개의 반수체 핵을 형성하며 자낭 역할을 하는 원래의 효모 세포 내에서 4개의 자낭포자가 된다.

자낭균문 – 효모 이배체 균주는 생장 조건이 좋으면 감수분열을 하지 않으며 영양분의 고갈 또는 건조와 같은 나쁜 조건에 의해 감수분열이 유도된다. 산소가 있는 조건에서는 미토콘드리아를 이용해서 당을 산화시키고 무산소 상태에서는 해당과정에 의존 혐기성 조건에서 효모의 해당과정에 이어 발효과정이 뒤따라 에틸 알코올 및 이산화탄소가 최종 산물로 생성 이산화탄소는 빵을 부풀게 하고 음료수에 방울이 생기도록 해주며, 에틸알코올은 양조업자들이 맥주와 과일주를 만들 때 사용

담자균문 – 곤봉상균류 식용버섯, 독버섯 또는 선반버섯 밀 녹병균: 녹병균에 대한 내성을 가진 밀 종류의 개발은 응용유전학이 거둔 최대의 승리 부생성 담자균류는 부분적이기는 하지만 죽은 나무와 낙엽 등을 분해하는데 중요한 역할 균사에 벽을 가짐 담자균은 영양적인 특징과 구조적인 특징에 따라 부생성 버섯과 기생성 밀 녹병균의 두 가지

담자균문 – 버섯의 생장과 유성생식 두꺼운 대와 돔 모양 또는 납작한 모양의 갓으로 구성 균근들은 유기물이 분해되어 생기는 영양물을 흡수하며 어떤 담자균의 균사체는 식물의 뿌리와 공생관계를 이루는 균근을 형성 유성생식은 +,- 균주의 균사가 서로 만나 형성 이핵체 상태를 지속하다가 유사분열과 세포분열을 계속하면서 균사체는 영양분을 섭취하고 생장

담자균문 – 버섯의 생장과 유성생식 이핵체 상태를 유지하기 위해서는 각 딸세포 내에서 +와 –핵이 복제되어야 한다. 이 때 담자균은 꺽쇠 연결체를 만들어 이 문제를 해결한다. 꺽쇠 연결체는 세포질 다리로서 나중에 다시 세포에 합쳐지는데 2개 핵 중의 하나는 꺽쇠로 들어가고 나머지는 모세포에 남는다. 유사분열이 각 핵에서 독립적으로 일어난 후 딸핵들은 분리되어 세포의 반대편 끝을 가 자리잡는다. 새로 형성된 낭핵 사이에 세포벽이 생겨 이를 분리시키게 된다. 이와 같은 방법으로 +와 –핵을 갖춘 새로운 세포가 생기고 이핵체 상태가 지속된다.

담자균문 – 버섯의 생장과 유성생식 조건이 허락되면 이핵체 균사는 생식기관을 형성하는데 이를 담자과라고 하며 이것이 지상으로 나온다. 우리가 버섯이라고 하는 것이 바로 이것이며 핵융합 과정이 버섯 내에서 진행된다. 버섯의 핵융합은 대로부터 방사상으로 뻗어 나온 주름을 따라 나열되어 있는 작은 곤봉상의 세포들이 담자기 내에서 일어난다. 핵융합이 일어나는 즉시 감수분열이 뒤따르고 담자포자가 형성된다.

담자균문 – 밀 녹병균 생활사 대부분을 이핵체 상태로 보냄. 두 가지 숙주를 가짐 (밀과 매자나무) 밀 속에서 녹병균은 2가지의 이핵체 포자를 형성. 붉은색 포자인 여름포자는 계속하여 밀에만 감염하며, 검은색인 겨울포자는 다음 세대를 위한 포자이다. 겨울포자는 겨울을 넘기고 봄에 습기 찬 토양에서 발아할 때까지 휴면 상태. 겨울포자는 발아 직전에 감수분열을 하여 4개의 담자포자를 형성하게 된다. 방출된 담자포자는 매자나무를 감염.

담자균문 – 밀 녹병균 녹병균은 매자나무 잎에서만 유성생식이 일어나는데, +,- 교배형이 존재. 두 세포가 만나 합쳐지더라도 두 핵은 이핵체 상태로 남아 있다. 결국 이핵성 포자인 녹포자가 형성되어 밀을 감염시킴. 감염된 밀은 쇠약해지거나 죽게 되는데 녹병균의 생활사를 저해하기 위하여 감염된 밭에 불을 놓거나 중간 숙주인 매자나무 숲을 없애 버리기도 한다.

불완전균류 2만 4000 여종이 불완전균류에 속함 무좀균을 비롯해 다수의 기생성균을 포함 효모 같이 생긴 Candida albicans는 아구창이라 불리는 구강 질병을 유발하고 질염을 유발. 이들은 다른 병을 치료하기 위하여 장기간의 항생제 치료를 받은 후에 발생. 치료 기간 중에 체내의 무해한 세균이나 균류까지도 없어지기 때문에 경쟁자가 없는 상태에서 항생제에 저항성이 있는 C. albicans가 쉽게 병을 유발. Penicillium 속은 중요한 항생물질인 페니실린을 생성하는 균 Penicillium roquefortii와 P. camembertii는 치즈의 독특한 향기를 만들어 주는 균류 Aspergillus oryzae는 유산균과 함께 간장의 독특한 향기를 만들어 청주의 발효에 쓰인다. A. oryzae는 발효 및 가축 사육의 영양가를 높이는데 유용하게 쓰임

균류의 조상에 대한 또 다른 관점 균류는 무색, 종속영양성, 편모성 원생생물로부터 단일 계통적으로 생겨났다. 중간을 이어주는 생물로는 지상에 대한 적응 결과로서 공기 중에 포자를 방출시키는 점균을 들 수 있으며 여기서 균류가 진화되었다. 균류는 녹조로부터 단일 계통적으로 진화되었다. 진화 과정을 통하여 조상인 조류가 가진 광합성 색소를 잃게 되었으나 세포벽은 유지하고 있다. 균류는 홍조로부터 유래하였다. 홍조류와 같이 균류는 중심립과 운동성이 결핍되어 있다. 균류는 다계통적으로 진화된 생물로서 어떤 것은 조상인 조류로부터, 다른 것들은 편모성 원생생물로부터 진화했다. 공기 중으로 방출되는 포자의 형성은 이와 같은 수렴적인 진화를 증명해주는 것으로 균류가 지상 조건에 성공적으로 적응했다는 사실을 말해 준다.

다세포성 이들의 생활사는 복잡할 뿐만 아니라 불분명하며, 형태나 색깔도 다양하고 구조도 상당히 복잡하다. 어떤 것은 다세포성이고 또한 여러 가지 종류의 세포로 이루어져 있다. 각 종류의 세포는 각기 독특한 기능을 맡고 있고 이와 같은 세포의 분화로 인해 원생생물과 균류는 제한이 많은 조건하에서도 생존이 가능하다. 다세포 생물: 자연적인 조건 하에서 독립적으로 생존이 불가능한 여러 개의 세포로 구성된 생물 세포들은 분화된 후 서로 의존하게 됨으로써 한 종류 세포의 성공은 다른 종류의 세포의 성공에 좌우된다. 각 세포들의 상대적인 수, 이들 세포들의 숫자 및 분화의 방향이 여러 가지 환경 조건에서 특정 생물의 생존 가능성을 결정한다.