第24章菌類
Sexual Reproduction有性生殖
Sexual reproduction introduces genetic variation into a population of fungi. In fungi, sexual reproduction often occurs in response to adverse environmental conditions. During sexual reproduction, two mating types are produced. When both mating types are present in the same mycelium, it is called homothallic, or self-fertile. Heterothallic mycelia require two different, but compatible, mycelia to reproduce sexually.
英語のヒント
有性生殖は、菌類の個体群に遺伝的変異をもたらす。菌類では、不利な環境条件に応じて有性生殖が起こることが多い。有性生殖では、二つの接合型が作られる。両方の接合型が同じ菌糸体にある場合、ホモタリック、すなわち自家稔性という。ヘテロタリックな菌糸体が有性生殖するには、異なるが和合性のある二つの菌糸体が必要である。
Although there are many variations in fungal sexual reproduction, all include the following three stages (Figure 24.8). First, during plasmogamy (literally, “marriage or union of cytoplasm”), two haploid cells fuse, leading to a dikaryotic stage where two haploid nuclei coexist in a single cell. During karyogamy (“nuclear marriage”), the haploid nuclei fuse to form a diploid zygote nucleus. Finally, meiosis takes place in the gametangia (singular, gametangium) organs, in which gametes of different mating types are generated. At this stage, spores are disseminated into the environment.
英語のヒント
菌類の有性生殖には多くの変型があるが、どれも次の3段階を含む(図24.8)。まず、細胞質融合(文字どおりには「細胞質の結婚または結合」)で、二つの半数体細胞が融合し、一つの細胞内に二つの半数体核が共存する二核性段階へ入る。核融合(「核の結婚」)では、半数体核が融合し、二倍体の接合子核を作る。最後に、配偶子嚢という器官(複数形gametangia、単数形gametangium)で減数分裂が起こり、異なる接合型の配偶子が生じる。この段階で、胞子が環境へ散布される。
Section Summary節のまとめ
Fungi are eukaryotic organisms that appeared on land more than 450 million years ago, but clearly have an evolutionary history far greater. They are heterotrophs and contain neither photosynthetic pigments such as chlorophyll, nor organelles such as chloroplasts. Fungi that feed on decaying and dead matter are termed saprobes. Fungi are important decomposers that release essential elements into the environment. External enzymes called exoenzymes digest nutrients that are absorbed by the body of the fungus, which is called a thallus. A thick cell wall made of chitin surrounds the cell. Fungi can be unicellular as yeasts, or develop a network of filaments called a mycelium, which is often described as mold. Most species multiply by asexual and sexual reproductive cycles. In one group of fungi, no sexual cycle has been identified. Sexual reproduction involves plasmogamy (the fusion of the cytoplasm), followed by karyogamy (the fusion of nuclei). Following these processes, meiosis generates haploid spores.
菌類は、4億5,000万年以上前に陸上へ現れた真核生物だが、その進化の歴史は明らかに、はるかに長い。従属栄養生物であり、葉緑素などの光合成色素も、葉緑体などの細胞小器官ももたない。腐敗物や死物を栄養源とする菌類を、腐生生物という。菌類は、不可欠な元素を環境へ放出する重要な分解者である。菌体外酵素という外部の酵素が栄養分を消化し、葉状体と呼ばれる菌体がそれを吸収する。細胞は、キチンからなる厚い細胞壁に囲まれる。菌類は、酵母のように単細胞の場合もあれば、しばしばカビと呼ばれる、菌糸体という糸状体の網を作る場合もある。大部分の種は、無性と有性の生殖周期で増殖する。一つの菌類群では、有性周期が確認されていない。有性生殖では、細胞質融合に続いて核融合が起こる。その後、減数分裂によって半数体の胞子が作られる。
Review Questions確認問題
Exercises 1–5練習問題 1–5
Exercise 1問題 1
Which polysaccharide is usually found in the cell wall of fungi?
菌類の細胞壁に通常見られる多糖は、どれか。
- starchデンプン
- glycogenグリコーゲン
- chitinキチン
- celluloseセルロース
Solution解き方
C
C
Exercise 2問題 2
Which of these organelles is not found in a fungal cell?
菌類細胞に見られない細胞小器官は、どれか。
- chloroplast葉緑体
- nucleus核
- mitochondrionミトコンドリア
- Golgi apparatusゴルジ体
Solution解き方
A
A
Exercise 3問題 3
The wall dividing individual cells in a fungal filament is called a
菌糸の個々の細胞を区切る壁を、何というか。
- thallus葉状体
- hypha菌糸
- mycelium菌糸体
- septum隔壁
Solution解き方
D
D
Exercise 4問題 4
During sexual reproduction, a homothallic mycelium contains
有性生殖の際、ホモタリックな菌糸体が含むものは、どれか。
- all septated hyphaeすべての有隔壁菌糸
- all haploid nucleiすべての半数体核
- both mating types両方の接合型
- none of the above上記のいずれでもない
Solution解き方
C
C
Exercise 5問題 5
The life cycles of perfect fungi are most similar to which other organism?
完全菌類の生活環は、次のどの生物に最も似ているか。
- Hydra that undergo asexual budding無性の出芽を行うヒドラ
- Diploid-dominant pea plants二倍体優勢のエンドウ
- Haploid-dominant green algae半数体優勢の緑藻
- Bacteria undergoing binary fission二分裂を行う細菌
Solution解き方
C
C
Critical Thinking Questions考察問題
Exercises 6–8練習問題 6–8
Exercise 6問題 6
What are the evolutionary advantages for an organism to reproduce both asexually and sexually?
無性生殖と有性生殖の両方を行うことには、生物にとって、どのような進化上の利点があるか。
Solution解き方
Asexual reproduction is fast and best under favorable conditions. Sexual reproduction allows the recombination of genetic traits and increases the odds of developing new adaptations better suited to a changed environment.
英語のヒント
無性生殖は速く、好適な条件下で最も有利である。有性生殖は、遺伝的形質の組換えを可能にし、変化した環境により適した新しい適応が生じる確率を高める。
Exercise 7問題 7
Compare plants, animals, and fungi, considering these components: cell wall, chloroplasts, plasma membrane, food source, and polysaccharide storage. Be sure to indicate fungi’s similarities and differences to plants and animals.
細胞壁、葉緑体、細胞膜、食物源、貯蔵多糖に着目し、植物、動物、菌類を比較しなさい。菌類と植物・動物との共通点と相違点を、必ず示すこと。
Solution解き方
Animals have no cell walls; fungi have cell walls containing chitin; plants have cell walls containing cellulose. Chloroplasts are absent in both animals and fungi but are present in plants. Animal plasma membranes are stabilized with cholesterol, while fungi plasma membranes are stabilized with ergosterol, and plant plasma membranes are stabilized with phytosterols. Animals obtain N and C from food sources via internal digestion. Fungi obtain N and C from food sources via external digestion. Plants obtain organic N from the environment or through symbiotic N-fixing bacteria; they obtain C from photosynthesis. Animals and fungi store polysaccharides as glycogen, while plants store them as starch.
動物には細胞壁がなく、菌類にはキチンを含む細胞壁が、植物にはセルロースを含む細胞壁がある。葉緑体は動物と菌類にはなく、植物にはある。動物の細胞膜はコレステロールで、菌類の細胞膜はエルゴステロールで、植物の細胞膜は植物ステロールで安定化される。動物は体内消化によって食物からNとCを得る。菌類は体外消化によって食物からNとCを得る。植物は、環境または共生する窒素固定細菌から有機Nを得て、光合成からCを得る。動物と菌類は多糖をグリコーゲンとして貯蔵し、植物はデンプンとして貯蔵する。
Exercise 8問題 8
Why is the large surface area of the mycelium essential for nutrient acquisition by fungi?
英語のヒント
菌類の栄養獲得に、菌糸体の大きな表面積が不可欠なのは、なぜか。
Solution解き方
Fungi break down decaying matter in their environment to serve as their food source. Since the digestion occurs externally, the large mycelium can secrete exoenzymes over a large area. The fungi must be able to absorb the small molecules released by digestion, so having a large surface area increases the amount of digested molecules that are captured by the fungi.
菌類は、環境中の腐敗物を分解し、食物源とする。消化は外部で起こるため、大きな菌糸体は広い範囲へ菌体外酵素を分泌できる。また、消化で放出された小分子を吸収できなければならないので、表面積が大きいほど、消化された分子を多く取り込める。
coenocytic hypha
多核体性菌糸
single hypha that lacks septa and contains many nuclei
隔壁を欠き、多数の核を含む1本の菌糸。
facultative anaerobes
通性嫌気性生物
organisms that can perform both aerobic and anaerobic respiration and can survive in oxygen-rich and oxygen-poor environment
好気呼吸と嫌気呼吸の両方を行い、酸素の豊富な環境でも乏しい環境でも生存できる生物。
haustoria
吸器
modified hyphae on many parasitic fungi that penetrate the tissues of their hosts, release digestive enzymes, and/or absorb nutrients from the host
多くの寄生性菌類にある、変型した菌糸。宿主組織へ侵入し、消化酵素を放出したり、宿主から栄養分を吸収したりする。
heterothallic
ヘテロタリック
describes when only one mating type is present in an individual mycelium
一つの菌糸体に、一方の接合型だけが存在することを表す。
homothallic
ホモタリック
describes when both mating types are present in mycelium
菌糸体に両方の接合型が存在することを表す。
hypha
菌糸
fungal filament composed of one or more cells
1個以上の細胞からなる、菌類の糸状構造。
karyogamy
核融合
fusion of nuclei
核どうしの融合。
mycelium
菌糸体
mass of fungal hyphae
菌糸の集まり。
mycology
菌学
scientific study of fungi
菌類を科学的に研究する学問。
mycorrhizae
菌根
a mutualistic relationship between a plant and a fungus. Mycorrhizae are connections between fungal hyphae, which provide soil minerals to the plant, and plant roots, which provide carbohydrates to the fungus
植物と菌類の相利共生関係。菌根は、土壌の無機養分を植物へ供給する菌糸と、炭水化物を菌類へ供給する植物の根の結合である。
obligate aerobes
偏性好気性生物
organisms, such as humans, that must perform aerobic respiration to survive
ヒトなど、生存のために好気呼吸を行わなければならない生物。
obligate anaerobes
偏性嫌気性生物
organisms that only perform anaerobic respiration and often cannot survive in the presence of oxygen
嫌気呼吸だけを行い、酸素があると生存できないことが多い生物。
plasmogamy
細胞質融合
fusion of cytoplasm
細胞質どうしの融合。
saprobe
腐生生物
organism that derives nutrients from decaying organic matter; also saprophyte
腐敗する有機物から栄養を得る生物。saprophyteともいう。
septa
隔壁
cell wall division between hyphae
菌糸の間を区切る細胞壁。
sporangium
胞子嚢
reproductive sac that contains spores
胞子を含む、生殖用の袋状構造。
spore
胞子
a haploid cell that can undergo mitosis to form a multicellular, haploid individual
有糸分裂して多細胞の半数体個体を作ることができる、半数体細胞。
thallus
葉状体
vegetative body of a fungus
菌類の栄養体。
yeast
酵母
general term used to describe unicellular fungi
単細胞の菌類を表す一般的な名称。