נקודת מפתח: ״פטריות״ הן הרבה יותר מפטריות יער - מדובר בממלכה שלמה עם חשיבות עצומה לרפואה (מחלות, אנטיביוטיקה, השפעות על האדם), לסביבה (פירוק, ניקוי, יחסי גומלין), ולמחקר (אקולוגיה, ביוטכנולוגיה של פטריות מאכל ומרפא, פירוק רעלים, מחזור פסולת חקלאית, והקשר למיקרוביום).

1. פטריות כממלכה נפרדת

פטריות הן ממלכה נפרדת, ולא “צמחים” כפי שנהגו לחשוב בעבר. ההבחנה הזו התבססה כבר במאה ה-16, על סמך מאפיינים כמו: אין שורשים, פריחה או זרעים; הן גדלות על קרקע, עצים וגזעים נרקבים; ופטריות מאכל רבות מופיעות אחרי רעמים ומזג אוויר רטוב - הופעה “אחרי גשם” שאינה מקרית.

2. שלוש צורות מורפולוגיות + דימורפיזם

צורה תיאור
עובשים (Molds) גדילה כקורים (Hyphae) דמויי “קורי עכביש”; לעיתים נוצרים נבגים כיחידות ריבוי
שמרים (Yeasts) תא בודד, לרוב אליפטי - דומה לחיידק אך גדול יותר. זו צורה, לא “שם של פטרייה”
פטריות כובע (Mushrooms) גוף פרי גדול (“מאקרו-גוף”) כמו פטריות היער

דימורפיזם - פטריות יכולות לשנות צורה (למשל שמר שמייצר קורים). בעבר, כשהגדירו לפי צורה בלבד, נתנו שמות שונים לאותו אורגניזם. כיום בעזרת DNA מזהים שמדובר באותו מין.

3. מה מגדיר פטרייה ביולוגית

אאוקריוטיות

יש גרעין עם מעטפת - ה-DNA מוגן בתוך מעטפת גרעין, בניגוד לחיידקים שבהם ה-DNA חשוף בציטופלסמה. המעטפת מגינה מפני כימיקלים שעלולים לחדור לציטופלסמה.

רב-תאיות עם גמישות

רוב הפטריות רב-תאיות, אך כל תא יכול בתנאים מתאימים לגדול, להתמיין ולהקים את המושבה כולה.

הטרוטרופיות בלבד

אינן עושות פוטוסינתזה ← אינן יצרניות ראשוניות. הן צורכות חומר אורגני מוכן, וברוב המקרים מפרקות חומר ממקור צמחי.

עיכול חוץ-גופי + אנזימים מושרים

מאפיין מרכזי: פטריות מעכלות מאקרו-מולקולות מחוץ לגוף. הן מפרישות אנזימים אקסוצלולריים לסביבה, מפרקות בחוץ, ואז סופגות את התוצרים.

האנזימים הללו הם מושרים (Induced) - הפטרייה מייצרת מעט אנזים “ברקע”, וכשמתגלה הסובסטרט מתחיל ייצור מוגבר. כך היא לא מבזבזת אנרגיה על הפרשה מאסיבית ללא צורך.

4. קורים, תפטיר ונבגים - מבנה המושבה

קורים

הקורים הם צינוריים, עם מעבר חומרים פנימי. הגדילה מתרחשת בקצה הקור - שם נמצאות המערכות האנזימטיות שמאפשרות בנייה והארכה. הקורים מסתעפים שוב ושוב עד שמתקבלת רשת.

מונחים

  • Hypha (היפה) - קור יחיד
  • תפטיר / Mycelium (מיצליום) - אוסף הקורים, הרשת כולה

נבגים

בחיידקים “התא הופך לנבג”, ואילו בפטריות יש מבנה נפרד שמייצר נבגים (למשל מנבג בעובשים). האוויר סביבנו מלא נבגים של פטריות וחיידקים - הסביבה אינה סטרילית כפי שחושבים.

5. מגוון מיני הפטריות

  • הערכה: 3–5 מיליון מינים בעולם
  • מוכרים ומתוארים: כ-100,000 בלבד

בעזרת PCR ופרופיל DNA מדגימות קרקע/מים/אדם, רואים המון מקטעי DNA שלא יודעים למי שייכים - פער עצום בידע.

6. “נזק” מול “תועלת”

תפקיד אקולוגי מרכזי - מחזור פחמן

תפקידן בטבע הוא פירוק והחזרת חומרים למחזור. בלי פטריות, עץ מת ביער לא היה מתפרק כראוי.

נזקים מורגשים לאדם

  • קלקול מזון בחקלאות ובאחסון (גורם מרכזי לאובדן)
  • מחלות באדם ובבעלי חיים (בעיות ציפורניים, אספרגילוס נשימתי)
  • עובש בבתים (לא רק אסתטי - גם הפרשת כימיקלים לאוויר). פטריות שגדלות בשל רטיבות יכולות אף לפגוע בבטון

תועלות מרכזיות

  • מזון - מקור חלבון חשוב (פטריות מאכל)
  • תעשיית מזון - שמרי אפייה, יין, בירה
  • אנטיביוטיקה - פניצילין מקורו בפטריית Penicillium (העובש הירקרק על פירות)
  • פטריות מרפא - עלייה בביקוש לתמציות: אנטי-דלקתי, אנטי-סרטן, שיפור זיכרון, הורדת כולסטרול ועוד
  • הדברה ביולוגית - שימוש בפטרייה שתוקפת פטרייה מזיקה לצמח (ספציפיות גבוהה יותר, פחות פגיעה אקולוגית)

לגבי חלופות כימיות: אורגנו-זרחניים, לדוגמה, הופכים רעילים לאחר חמצון בגוף החרק ולפעמים פוגעים גם בסביבה ובאדם - מכאן העדיפות להדברה ביולוגית.

7. פטריות והמוח - פסילוסיבין ומיקרודוזינג

פטריות שמשנות תודעה (פסילוסיבין) נחקרות לשימושים רפואיים כמו טיפול ב-PTSD וחרדה (מחקר בהדסה).

מיקרודוזינג - שימוש בריכוזים מאוד נמוכים, כך שהרעילות יורדת ונשארת השפעה מיטיבה. דוגמה: אמנית (הפטרייה האדומה עם נקודות לבנות) - פטריית רעל, אך נבדקים שימושים מדוללים מאוד עם היבטים מרפאים.

8. חמצן - אירוביות וחריג פקולטטיבי

כל הפטריות צורכות חמצן (אירוביות), אך יש אנאירוביות פקולטטיביות - בעיקר שמרים שמסתדרים גם בלי חמצן. אין אנאירוביות מוחלטות כמו בעולם החיידקים (הסבר אבולוציוני: פטריות הן דרגה “מפותחת” יותר).

9. קרבה אבולוציונית לבעלי חיים - והשלכה רפואית

בעץ הפילוגנטי, פטריות נמצאות “בראש” יחד עם צמחים ובעלי חיים, אך הן קרובות יותר לבעלי חיים מאשר לצמחים.

השלכה רפואית קריטית: קשה יותר לטפל בזיהומים פטרייתיים בגוף האדם לעומת חיידקיים, משום שהפטריות אאוקריוטיות וקרובות אלינו ברמת התא.

10. סוגי מחיצות בקורים - שלושה שלבים אבולוציוניים

שלב תיאור חסרון/יתרון
ללא מחיצות (קואנוציטי) “שק” ציטופלסמה אחד עם הרבה גרעינים פגיעה בקצה עלולה להשפיע על כל המושבה
מחיצה לא שלמה יש פתח - גרעין לא עובר אבל כימיקלים כן פשרה בין חיבור להגנה
מחיצה שלמה פגיעה בתא לא בהכרח הורסת את כל המושבה הגנה מקסימלית

11. דופן התא הפטרייתי

בנויה מפוליסכרידים שונים: כיטין (כמו בקוטיקולה של חרקים), בטא-גלוקן, חלבונים, ולעיתים צלולוז.

למה דופן קשיחה? לא רק הגנה - הסיבה העיקרית היא יכולת חדירה מכנית למצעים קשים (עץ, קרקע) כדי לפרק אותם.

בטא-גלוקן - פולימר תלת-ממדי; בתחום פטריות המרפא, חלק מהתכונות הבריאותיות מיוחסות דווקא לפולימרים הסוכריים הללו.

12. נבגים - על-מיניים, כמויות עצומות ושונות

מרבית הנבגים הם על-מיניים - ה-DNA זהה לתפטיר (שכפול, בלי הכלאה). פטרייה יכולה לייצר מאות עד אלפי נבגים. למה כל כך הרבה?

  • שיפור התפזרות והישרדות
  • מוטציות יכולות להופיע ולשפר התאמה לסביבה (תנאים משתנים ← הסתגלות)

בעבר (סביב 1800) הגדירו פטריות לפי צורת הנבגים במיקרוסקופ: Penicillium כמו “מטאטא”, Aspergillus ככדור עמוס נבגים.

13. רבייה מינית - mating types, פלסמוגמיה, דיקריון ומיוזה

בחלק מהמינים יש רבייה מינית עם שני mating types (לא “זכר/נקבה” - מסומנים פלוס/מינוס):

פלסמוגמיה ← דיקריון ← קריוגמיה ← מיוזה
  1. פלסמוגמיה - איחוי ציטופלסמה בין קורים/מושבות, בלי איחוי גרעינים מיד
  2. דיקריון - שני סוגי גרעינים יחד באותו תא/קור. רוב חיי פטריות הכובע העילאיות הם דיקריוניים. היתרון: מגוון אפשרויות גדול יותר (שני סטים גרעיניים שונים באותו אורגניזם)
  3. קריוגמיה - איחוי הגרעינים ← גרעין דיפלואידי
  4. מיוזה (חלוקת הפחתה) ← חזרה לגרעינים הפלואידיים חדשים (תוצר: 8 גרעינים - 4 פלוס ו-4 מינוס)

מי שנוצר “פלוס” ינבט למושבה פלוס, ו”מינוס” למושבה מינוס; הזיווג מחדש תלוי בקרבה ובזיהוי כימי.

14. תקשורת בין פטריות וצמחים

תקשורת כימית

  • פטריות מפרישות נדיפים (volatile compounds) - כך כלבים/חזירים מוצאים כמהין לפי ריח
  • שורשי עצים מפרישים כימיקלים שמכוונים פטריות (בהקשר מיקוריזה)
  • מחקר (מכון ויצמן): עצים יכולים להעביר מידע דרך פטריות בקרקע - עץ בריא עשוי “להיערך” אם עץ סמוך חולה, באמצעות מעבר כימיקלים דרך רשת שורשים-פטריות

תקשורת חשמלית

ניתן למדוד זרמים חשמליים כשמחברים אלקטרודות לפטריות/עצים.

15. יחסי פטריות עם יצורים אחרים

סוג יחס תיאור
פתוגניות גורמות מחלה
פרזיטיות הפטרייה מרוויחה על חשבון הפונדקאי
ספרופיטיות מפרקות חומר אורגני מת (עץ כרות)
אנדופיטיות חיות בתוך הצמח, לעיתים מגינות עליו ומפרישות חומרים מסייעים
סימביונטיות שני הצדדים מרוויחים, במיוחד עם צמחים

16. מיקוריזה - סימביוזה קריטית

הצמח נותן: הפטרייה נותנת:
מזון מתוצרי פוטוסינתזה העברת חנקן ומינרלים
  הגדלת שטח שורשים תפקודי
  שיפור ספיגת מים

דוגמה ישראלית: מחקר ממכון וולקני בנגב - צמחים עם מיקוריזה צורכים פחות מים.

דוגמה היסטורית: כשנטעו אורנים בארץ (קק”ל) בתקופה שלא הבינו פטריות, חלקות רבות נכשלו. היום מגדלים שתילים מראש עם מיקוריזה ומעבירים לשטח.

17. ליגנוצלולוז - מה רק פטריות מפרקות

רק פטריות מפרקות ליגנוצלולוז - החומר המרכזי שמרכיב עצה/דופן תא צמחית.

שלושת המרכיבים

  • צלולוז (תאית) - פולימר תלת-ממדי של גלוקוז
  • המיצלולוז - פולימר תלת-ממדי עם מגוון סוכרים (לא רק גלוקוז)
  • ליגנין - מקרומולקולה תלת-ממדית של תרכובות פנוליות; החומר הטבעי הקשה ביותר לפירוק

היעד העיקרי כמזון הוא הסוכרים (מהצלולוז), אבל כדי להגיע אליהם צריך קודם להתמודד עם הליגנין שמגן עליהם.

עץ רקוב שהופך לבן = “רקב לבן” (פירוק ליגנין). “רקב חום” משאיר צבעים מקוריים.

18. פירוק צלולוז מול פירוק ליגנין

פירוק צלולוז - מערכת “צלולאז”

מחוץ לתא, בשלושה שלבים:

  1. אנדוצלולאז - “פותח” את הפולימר לחלקים קטנים
  2. אקסוצלולאז - מפרק לדו-סוכר צלוביוז
  3. בטא-גלוקוזידאז - מפרק צלוביוז לגלוקוז (שנוצל ע”י הפטרייה)

פירוק ליגנין - מורכב וחמצוני

  • לפחות ~15 אנזימים שונים + ריאקציות חמצון רבות
  • חמצוני ולא ספציפי
  • כיום, כדי לפרק ליגנין ביולוגית צריך פטרייה שלמה - לא מספיק מבחנה עם אנזים אחד
  • אנזימים מרכזיים: לקאז ופרוקסידאז

יישומים סביבתיים ותעשייתיים

בזכות הפירוק הלא-ספציפי, אנזימים פטרייתיים משמשים ל:

  • פירוק רעלים סביבתיים (ניקוי סביבתי)
  • סילוק צבעים בשפכי תעשיית טקסטיל (חלופה לכלור)
  • פירוק שאריות אנטיביוטיקה בשפכים (צמצום לחץ סלקטיבי ← הפחתת עמידות חיידקים)

19. דוגמה רפואית - פירוק קרטין (ציפורניים)

ציפורן בנויה מ~100 שכבות של קרטין. פטריות מפרקות אותו באמצעות פרוטאזות (פירוק חלבונים) ואנזים דיסולפיד-רדוקטאז שמפרק קשרים בין שכבות הקרטין - הכל בהפרשה חוץ-תאית.

20. חלוקה פילוגנטית - ארבע מערכות עיקריות

Chytridiomycota (חיטרידים)

פטריות מים עם שוטונים (מותאם לשחייה). גורמות מחלות ביצורי מים; ידועה מגפה שפגעה ביצורי מים בארה”ב.

Zygomycota (זיגומיקוטה)

קורים ללא מחיצות, רב-גרעיניות, יוצרות מנבגים עם מאות נבגים. דוגמה: Rhizopus (עובש על פירות). נחשבות “ירודות” יותר - אין מחיצות ויכולות הפירוק מוגבלות (לא מפרקות ליגנוצלולוז).

Ascomycota (אסקומיקוטה) - “פטריות השק”

המערכה המגוונת ביותר: פטריות כובע מסוימות, הרבה עובשים, וגם שמרים. נקראות “שק” כי בנבגים המיניים יש שק (ascus) שמכיל את הנבגים. כוללות גם כמהין.

Basidiomycota (בזידיומיקוטה)

“פטריות הכובע הקלאסיות” עם דפים שמתחת לכובע שעליהם הנבגים. ככל שהקבוצה “מפותחת” יותר, יכולות ההישרדות וניצול חומרים קשים גבוהות יותר.

21. גופי ריבוי באסקומיקוטה

טיפוס צורה דרך התפזרות נבגים
Apothecium קערית פתוחה גשם (טיפות שמפוצצות/ממסות), בעלי חיים
Perithecium אגרטל עם פתח גשם, בעלי חיים
Cleistothecium גוף סגור (כמו כמהין) בעלי חיים שאוכלים - הריח החזק מושך חופרים שמפזרים

22. עובש על אוכל בבית - למה “פתאום” מופיע

נבגים נמצאים בכל מקום ושורדים במיוחד ביובש. כשיש רטיבות + תנאים מתאימים + מזון - הנבגים נובטים. אפשר “לאכול נבגים” לפעמים בלי לשים לב, אך לרוב הגוף מתמודד היטב. רוב המחלות הפטרייתיות הרציניות מופיעות בעיקר כשמערכת החיסון ירודה (דוגמה: תקופת מחלות רקע כמו איידס, שבה פטריות “אופורטוניסטיות” תקפו בקלות).

23. בזידיומיקוטה - מבנה פטריית הכובע

הקרקע ביער מלאה קורים - לפעמים מושבות עם קילומטרים של קורים. להגדרת פטרייה בשטח מתייחסים ל: נרתיק, טבעת, קשקשים, צבע, גודל, וליד איזה עץ גדלה.

שמפיניון - יש טבעת ואין נרתיק. הטבעת נובעת מכך שבצעירות הכובע היה סגור והדפים מכוסים; כשנפתח לצורך הפצת נבגים - נשארת הטבעת.

פטרייה נרתיקנית - בצעירות עטופה “בביצה” קרומית; כשפורצת נשאר נרתיק בבסיס.

מחזור חיים כללי

בתנאים טובים (מקום/מזון/מים) - גדילה כתפטיר מתחת לקרקע. כשנעשים תנאים קשים/מתאימים (גשם, קור, רוח) - יצירת גוף ריבוי כדי ליצור נבגים ולהתפזר. גוף הפרי בנוי מקורים דיקריוניים.

נקודות חזרה מרכזיות

  • פטריות הן אאוקריוטיות והטרוטרופיות; מעכלות מחוץ לגוף עם אנזימים מושרים
  • נבגים נמצאים בכל מקום; רטיבות מפעילה נביטה
  • חשיבות אקולוגית עצומה: פירוק עץ וליגנוצלולוז ומחזור פחמן
  • קשרים סימביוטיים (במיוחד מיקוריזה) קריטיים לצמחים ולניהול יער
  • פירוק ליגנין הוא תהליך חמצוני מורכב שמאפשר יישומים סביבתיים
  • בפטריות כובע: דיקריון הוא מצב חיים מרכזי
  • רבייה מינית: פלסמוגמיה ← קריוגמיה ← מיוזה
דור פסקל
חזור לשיעור הקודם
המשך לשיעור הבא