Взаимодействие человека с грибами

Взаимодействие человека с грибами включает как полезные применения (практические или символические), так и вредные взаимодействия, например, когда грибы повреждают урожай, древесину, продукты питания или являются патогенными для животных.

Дрожжи использовались с древних времен для заквашивания хлеба и брожения пива и вина . В последнее время плесневые грибы использовались для создания широкого спектра промышленных продуктов, включая ферменты и лекарства . Лекарства на основе грибов включают антибиотики , иммунодепрессанты , статины и многие противораковые препараты . Вид дрожжей Saccharomyces cerevisiae является важным модельным организмом в клеточной биологии . Плодовые тела некоторых более крупных грибов собираются как съедобные грибы , включая такие деликатесы, как лисички , белые грибы и трюфели , в то время как несколько видов культивируются . Плесневые грибы обеспечивают мясной (умами) вкус ферментированных соевых продуктов, таких как темпе , мисо и соевый соус , и придают вкус и цвет голубым сырам , включая рокфор и стилтон . Плесень также дает вегетарианские заменители мяса, такие как куорн . Некоторые грибы, особенно мухоморы и псилоцибиновые грибы, используются из-за психоактивных веществ , которые они содержат; они, в частности, являются предметом академических исследований в области этномикологии . Грибы также время от времени появлялись в литературе и искусстве.

Грибы наносят вред, портя продукты питания , уничтожая древесину и вызывая заболевания сельскохозяйственных культур , скота и людей . Грибы, в основном плесень, такая как Penicillium и Aspergillus , портят многие хранящиеся продукты. Грибы вызывают большинство болезней растений, которые, в свою очередь, приводят к серьезным экономическим потерям. Иногда, как во время Великого ирландского голода 1845–1849 годов, грибковые заболевания растений, в данном случае фитофтороз картофеля, вызванный Phytophthora , приводят к масштабным человеческим страданиям. Грибы также являются основной причиной экономических потерь древесины в зданиях. Наконец, грибы вызывают множество болезней людей и скота; аспергиллез убивает около 600 000 человек в год, в основном тех, у кого уже ослаблена иммунная система .

Культура состоит из социального поведения и норм, встречающихся в человеческих обществах и передаваемых посредством социального обучения . Культурные универсалии во всех человеческих обществах включают в себя такие выразительные формы, как искусство , музыка , танцы , ритуалы , религия и технологии, такие как использование инструментов , приготовление пищи , жилье и одежда . Понятие материальной культуры охватывает физические выражения, такие как технологии, архитектура и искусство, тогда как нематериальная культура включает в себя принципы социальной организации , мифологии , философии , литературы и науки . ^[1] В этой статье описывается роль, которую играют грибы в человеческой культуре.

Дрожжи использовались с древних времен для заквашивания хлеба и брожения пива и вина . ^[2] В последнее время грибы использовались для самых разных промышленных ферментаций , будь то работая напрямую для их воздействия на материалы, такие как переработка бумажной массы или биологическая очистка промышленных отходов, или служа источником ферментов для многих целей, таких как выцветание и смягчение джинсовой ткани для модных синих джинсов . ^[3] Грибы производят самые разные промышленные ферменты, включая амилазы , инвертазы , целлюлазы и гемицеллюлазы , пектиназы , протеазы , лакказы , фитазы , альфа-глюкуронидазы , маннаназы и липазы . ^[4]

Плодовые тела многих крупных грибов , таких как лисички и белые грибы , собирают как съедобные грибы . ^{[5] [6]} Некоторые из них, такие как трюфели , считаются дорогими деликатесами. ^[7] Несколько видов, таких как Agaricus bisporus и вешенки ( Pleurotus spp.), культивируют. ^[8]

Плесневые грибы являются источником мясного (умами) вкуса соевых продуктов темпе , мисо и соевого соуса . Темпе производится на Яве с 13-го века. ^[9] Как и тофу , его готовят в виде блоков, богатых белком, но они имеют плотную текстуру и землистый вкус, поскольку (в отличие от тофу) сохраняются целые бобы, что обеспечивает более высокое содержание пищевых волокон и витаминов. ^[10] Мисо также богато белком, витаминами и минералами. Его ферментируют из смеси соевых бобов и злаков, образуя мягкую пасту, используемую для придания вкуса супам и другим японским блюдам. ^[11] Соевый соус используется в Китае со 2-го века нашей эры и в настоящее время широко распространен в Азии. Как и мисо, его готовят путем ферментации смеси соевых бобов и злаков с помощью плесени, такой как Aspergillus oryzae . ^[12]

Плесень Penicillium roqueforti придает голубой цвет и большую часть вкуса голубым сырам , таким как Рокфор и Стилтон . ^[13] Плесневые грибы перерабатываются для производства вегетарианских заменителей мяса, таких как Куорн . ^[3]

Грибы используются в качестве натуральных красителей. Грибы измельчаются и помещаются в нереактивный горшок, чтобы томиться на медленном огне столько, сколько нужно или пока не будет достигнута желаемая глубина цвета. Грибы, которые можно использовать без протравы (металлических солей), называются «субстантивными красителями», но для улучшения цвета и светостойкости можно использовать протраву. Белковые волокна, такие как шерсть и шелк, быстро впитывают краску, но хлопок, пенька и некоторые синтетические волокна также можно использовать. ^[14]

Грибы являются источниками многих видов лекарственных препаратов , включая антибиотики , иммунодепрессанты и статины . Основные классы антибиотиков, пенициллины и цефалоспорины , получены из веществ, вырабатываемых грибами. То же самое относится и к иммунодепрессантам макролидам , циклоспоринам . ^[3]

Препараты для снижения уровня холестерина , статины, изначально производились грибками, включая Penicillium . Первый коммерческий статин, ловастатин , был ферментирован плесенью Aspergillus terreus . ^{[15] [16]}

Многочисленные противораковые препараты, такие как ингибиторы митоза винбластин , винкристин , подофиллотоксин , гризеофульвин , аурантиамин , оксалин и неоксалин , производятся грибами. ^{[17] [18]}

Многие грибы использовались в качестве народной медицины по всему миру, в том числе в Европе и Индии , где традиции хорошо документированы. Было обнаружено, что некоторые из них имеют полезные активные ингредиенты, хотя они не всегда соответствуют традиционному использованию соответствующих грибов. Спорынья и различные виды головни злаков, такие как Ustilago tritici (головня пшеницы), использовались при расстройствах беременности. Дрожжи, приготовленные в виде вареной пасты с пшеничной мукой, использовались в Индии для лечения лихорадки и дизентерии. Раны лечили в Европе плесенью, используя, например, ломтик заплесневелого хлеба или заплесневелую пшеничную солому, с активными ингредиентами патулином и другими соединениями, подобными пенициллину. ^[19] В Восточной Африке доколониальная практика краниотомии включала использование грибов для предотвращения возникновения сепсиса. ^[20]

Вид дрожжей Saccharomyces cerevisiae был важным модельным организмом в современной клеточной биологии на протяжении большей части двадцатого века и является одним из наиболее тщательно изученных эукариотических микроорганизмов. ^[21] Это был первый эукариот , геном которого был секвенирован. ^[3] В двадцать первом веке нитчатая плесень Aspergillus была принята для изучения генома. ^[22]

Грибы использовались в качестве биоматериала на протяжении многих столетий, например, в качестве тканей на основе грибов. Ранний пример таких «микотекстилей» относится к началу 20-го века: настенный карман, происходящий от тлингитов , коренного населения с Тихоокеанского северо-запада (США) и представленный как исторический артефакт в Художественном музее Худ Дартмутского колледжа, оказался сделанным из мицелия гниющего на деревьях гриба агарикон . ^[23] Грибковые мицелии используются в качестве кожеподобного материала (также известного как кожзаменитель, искусственная кожа или синтетическая кожа), в том числе для высококачественных изделий модного дизайна. ^[24]

Помимо использования в одежде, биоматериалы на основе грибов используются в упаковке и строительстве. ^[25] Существует несколько преимуществ и возможностей использования материалов на основе грибов по сравнению с обычно используемыми материалами. К ним относятся меньшее воздействие на окружающую среду по сравнению с использованием продуктов животного происхождения; вертикальное земледелие, способное сократить использование земли; нитевидный рост мицелия, способный формоваться в желаемые формы; использование субстрата для роста, полученного из сельскохозяйственных отходов, и переработка мицелия в соответствии с принципами круговой экономики ; и мицелий как самовосстанавливающаяся структура. ^{[26] [27] [28]}

Патентное исследование, охватывающее 2009-2018 годы, выявило текущий патентный ландшафт вокруг мицелиальных материалов на основе поданных или ожидающих рассмотрения патентов. В 2018 году было подано 47 патентов, связанных с грибковыми материалами в упаковке, текстиле, коже, автомобилестроении, теплоизоляции или в качестве противопожарного материала. В 2018 году большинство патентов было подано в США (28 патентов), за ними следует Китай (14 патентов), а остальные в других странах (5 патентов). Большинство используемых грибов - это базидиомицеты , включая такие виды, как Agrocybe aegerita , Coprinus comatus , Pleurotus ostreatus и Lentinula edodes (в порядке Agaricales ), а также Fomes fomentarius , Ganoderma lucidum и Trametes versicolor (в порядке Polyporales ); и лишь немногие из них являются аскомицетами , в основном видами в порядке Xylaria . ^[29]

Энтомопатогенные грибы заражают и убивают насекомых , включая различные виды вредителей, поэтому их исследовали в качестве возможных агентов биологического контроля . Различные аскомицеты, включая Beauveria , Lecanicillium , Metarhizium и Paecilomyces , обладают многообещающими свойствами для использования в качестве биологических инсектицидов . ^[31] Metarhizium , в частности, может помочь контролировать вспышки саранчи . ^{[30] [32]}

Некоторые виды, такие как мухомор и псилоцибиновые грибы, используются из-за психоактивных веществ , которые они содержат. ^[33] Они находятся в центре внимания академических исследований и интенсивных дебатов в области этномикологии . В 1950-х годах американский банкир Роберт Гордон Уоссон принял участие в ритуале масатеков с псилоцибиновыми грибами и написал влиятельную, но спорную книгу, в которой утверждалось, что сома, упомянутая в Ригведе, была Amanita muscaria, мухомором. [a] [35] [36] [34] Однако миколог Джон Рамсботтом подтвердил один элемент , ^{который Аллегро позже вплел} в свою теорию, заявив в 1953 году, что на фреске дерева познания добра и зла ^[b] в часовне Пленкуро изображен Amanita muscaria . ^{[c] [37]}

Грибы спорыньи , склероции которых выглядят как «черные зерна» во ржи и других злаках, замешаны в судебных процессах над ведьмами в Норвегии в XVII веке, где галлюцинации , вызванные спорыньей, с видениями Сатаны в виде черной собаки или кошки, стали причиной обвинений людей в колдовстве . Люди в других культурах, таких как ацтеки, варили напитки с спорыньей, которая содержит алкалоиды на основе лизергиновой кислоты . ^{[38] [39]}

Грибы оказывали огромное влияние на искусство на протяжении столетий. Время от времени грибы появлялись в литературе, как для детей, так и для взрослых. В « Приключениях Алисы в Стране чудес» Льюиса Кэрролла 1865 года Алиса вырастает больше, если съедает одну сторону гриба, и уменьшается, если ест с другой стороны. У Шекспира в «Буре» есть замечание Просперо , что эльфы «делают полуночные грибы». Стихи и романы о грибах или с их упоминанием писали Эдмунд Спенсер , Перси Биши Шелли , Китс , Теннисон , Артур Конан Дойл , Д. Г. Лоуренс и Эмили Дикинсон . ^[40] Теннисон ссылался на волшебный кольцевой гриб ( Marasmius ) фразой «волшебные следы на траве». ^[41]

Грибы иногда появляются в произведениях искусства, ^[42] например, в работах Паоло Порпоры конца XVII века. ^[43] Детская писательница Беатрикс Поттер нарисовала сотни точных акварельных иллюстраций грибов. ^[44] Совсем недавно такие художники, как Мартин Белоу, Хелен Дауни (псевдоним «Неквалифицированный рабочий») и Штеффен Дам создали инсталляции и картины с изображением грибов. ^[41]

Грибы, особенно плесень, но также и дрожжи, являются важными агентами порчи пищевых продуктов . Плесень Penicillium вызывает мягкую гниль, например, яблок , в то время как плесень Aspergillus создает пятна на поверхности старого хлеба, йогурта и многих других продуктов. Дрожжи портят сладкие продукты, такие как сливы и джемы, сбраживая сахара в спирт. ^[45] Научное понимание порчи началось в 19 веке с таких работ, как Исследования по брожению Луи Пастера 1879 года , в которых изучалась порча пива. ^[46]

Сапротрофные грибы гниения древесины являются основной причиной разложения древесины, нанося миллиарды долларов экономического ущерба каждый год. ^[47] Грибковое гниение, хотя и полезное при компостировании , разрушительно для древесины, подверженной воздействию погодных условий, а в случае сухой гнили, вызванной Serpula lacrymans , также для древесины в преимущественно сухих домах. ^[48] Некоторые грибы гниения древесины, такие как опёнок, вид Armillaria , являются паразитами живых деревьев, поражая их корни и в конечном итоге убивая их, и продолжая разлагать древесину, когда они мертвы. Опёнок является серьезным садовым вредителем, так как он может распространяться от дерева к дереву с помощью длинных ремневидных ризоморф в почве. ^[49]

Грибы являются важными возбудителями болезней сельскохозяйственных культур , поскольку они быстро размножаются, поражают широкий спектр сельскохозяйственных культур по всему миру, вызывают около 85% болезней растений и могут нанести серьезный экономический ущерб. ^{[50] [51]} Диапазон типов вовлеченных грибов также широк, включая аскомицеты , такие как Fusarium , вызывающие увядание, базидиомицеты, такие как Ustilago, вызывающие головню ^[52], и Puccinia , вызывающие ржавчину зерновых ^[53], и оомицеты, такие как Phytophthora, вызывающие фитофтороз картофеля и вызванный этим Великий ирландский голод 1845–1849 годов. ^[54] Там, где разнообразие сельскохозяйственных культур невелико, и в частности, где почти повсеместно распространены отдельные сорта основных сельскохозяйственных культур, грибковые заболевания могут привести к потере всего урожая , как в случае с картофелем в Ирландии и как в случае с монокультурой кукурузы в США в 1970 году, где было потеряно продукции на сумму более миллиарда долларов. ^[55] Аналогичным образом, урожай бананов без косточек « Gros Michel » был по сути полностью уничтожен во всем мире в 1950-х годах диким грибком Fusarium oxysporum . ^[56] Его заменил банан Кавендиш , который, в свою очередь, в 2015 году столкнулся с полным уничтожением той же болезнью. ^[57]

Патогенные грибы вызывают множество заболеваний у людей и скота. Аспергиллез , чаще всего вызываемый Aspergillus fumigatus , убивает около 600 000 человек в год, в основном тех, у кого уже ослаблена иммунная система . ^[58] Пневмоцисты вызывают пневмонию, опять же в основном у людей с ослабленной иммунной системой. ^{[59] Дрожжи} рода Candida являются возбудителями кандидоза , вызывая инфекции полости рта, горла и половых путей, а также, что более серьезно, крови. ^[60] Стригущий лишай — это кожная инфекция, которая поражает около 20% населения; ее вызывают около 40 различных грибков. ^[60]