Esporóforos simples

Esporóforos simples (Figura 5.2) são hifas especializadas, nas quais se diferenciam células esporogénicas e esporos.

Os esporóforos simples são normalmente erectos e por vezes distintamente ramificados (por exemplo, conidióforos e esporangióforos).

5.1.2 Esporóforos compostos

Esporóforos compostos são estruturas estromáticas ou semiestromáticas, vulgarmente referidas como corpos de frutificação (por exemplo, cogumelos e corémios). Os tecidos das frutificações dão protecção e suporte às células esporogénicas, ao mesmo tempo que as elevam acima do substrato, de forma que facilitem a dispersão dos esporos. Na verdade, a forma assumida pelo corpo de frutificação está sempre relacionada com o tipo de dispersão dos esporos.

Nos membros do grupo Ascomycota, as células esporogénicas sexuais são denominadas ascos e o corpo de frutificação ascocarpo. Em Basidiomycota são denominados basídios e basidiocarpo, respectivamente (Figura 5.3).

Figura 5.3 Esporóforos compostos.

5.2 Esporos

“... esporo é uma estrutura especializada para a reprodução, sobrevivência e dispersão, normalmente destacada do soma fúngico, caracterizada por actividade metabólica mínima, reduzido conteúdo em água e ausência de movimento citoplasmático...”.

Os esporos são comummente denominados de acordo com a sua morfologia e ontogenia, distinguindo-se entre os esporos sexuais (oósporos, zigósporos, ascósporos e basídiosporos) e assexuais (esporangiósporos e conídiosporos ou conídios). A estrutura dos esporos difere, normalmente, da vegetativa em vários aspectos:

 A parede pode ser mais espessa e impregnada de lípidos e pigmentos;  Nalguns casos, o citoplasma é pouco diferenciado, sendo o retículo

endoplasmático e as mitocôndrias pouco desenvolvidos;

 Normalmente, os esporos contêm grandes quantidades de materiais de reserva como lípidos e glicogénio. Associados a esta característica estão um reduzido conteúdo de água e uma reduzida taxa de metabolismo endógeno.

Convém salientar que os esporos fúngicos são extremamente diversos e, nalguns casos, nenhuma das características citadas é encontrada. Os zoósporos de Oomycota e Chytridiomycota são um caso extremo de o que foi descrito. Estes esporos não apresentam parede celular, possuem um grande número de organitos citoplasmáticos, incluindo flagelos, são metabolicamente activos e geralmente possuem reservas limitadas de nutrientes. Eles serão descritos mais adiante.

Os esporos apresentam dois tipos de dormência: endógena ou constitutiva e exógena. Os esporos com dormência endógena não podem germinar, mesmo que as condições ambientas sejam ideais para o crescimento vegetativo. Estes esporos requerem um período de maturação antes que estejam aptos para germinar. No entanto, esta propriedade pode ser contornada por formas diferentes de manipulação, que os activam: choques térmicos (calor ou frio), remoção da parede externa, tratamentos químicos com solventes orgânicos como furfural e outros compostos heterocíclicos. A dormência constitutiva é causada por diversos factores, dependendo dos esporos em questão. Por exemplo, os esporos das ferrugens (como Puccinia graminis) contêm materiais inibitórios que devem ser libertados do esporo, ou então que são lentamente metabolizados, antes de a germinação ocorrer. Os esporos sexuais dos fungos geralmente apresentam dormência endógena. A dormência exógena é a forma mais comum de dormência nos esporos assexuais. Este estado é imposto pelo ambiente, e os

esporos são capazes de germinar sempre que as condições ambientais são apropriadas ao crescimento vegetativo. As condições ambientais necessárias à germinação incluem a disponibilidade de água, temperatura, pH, arejamento adequado, etc. Por vezes, existe uma exigência de dióxido de carbono e frequentemente os esporos necessitam de fontes externas de nutrientes tais como o azoto, carbono e as vitaminas. Muitas vezes, os esporos não conseguem germinar em ambientes naturais como o solo ou a superfície foliar, devido à actividade outros organismos. Então, diz-se que estes esporos estão sujeitos à fungiostase ou micostase.

Em alguns casos (por exemplo, o Botrytis cinérea), os esporos germinam na presença de um micélio gerador. Isto pode ser visto uma forma de assegurar que eles sejam disseminadas antes de germinarem. O acentuado aumento da actividade metabólica, durante a fase pré-germinativa dos esporos, conduziu a uma nova e interessante aplicação dos mesmos na indústria. Sabe-se que uma grande variedade das enzimas que se encontram presentes nos esporos estão ausentes no micélio vegetativo, ou então são produzidas por este apenas na presença dos seus substratos. Ou seja, estas enzimas são constitutivas nos esporos e induzíveis no micélio vegetativo.

Durante as fases iniciais da germinação, os esporos são capazes de absorver compostos orgânicos, transformá-los numa enorme variedade de compostos industrialmente úteis por acção das suas enzimas constitutivas e subsequentemente libertá-los para o meio de cultura. Além disso, o processo germinativo per si pode ser inibido sem que a eficiência destas transformações seja afectada. É apenas necessário que os esporos sejam hidratados. Deste modo, os mesmos esporos podem ser utilizados repetidas vezes para um mesmo fim.

Actualmente, os esporos dos fungos são utilizados industrialmente em vários processos de transformação de compostos orgânicos, nomeadamente: a transformação de esteroides, produção de cetonas a partir de ácidos gordos, hidrólise do amido, modificações de antibióticos, etc.

A extraordinária eficiência com que os esporos efectuam estas transformações é surpreendente porque, em muitos casos, estas actividades parecem não estar relacionadas com as necessidades fisiológicas dos mesmos, quer durante a dormência, quer durante a germinação.

5.3 Reprodução Assexuada

A reprodução assexuada inclui todos os processos de multiplicação de indivíduos de uma espécie que não envolvem cariogamia e meiose. Como não ocorrem modificações na fase nuclear, considera-se que é um processo de reprodução conservativo, funcionando fundamentalmente como mecanismo de disseminação de um genoma previamente estabelecido.

No caso dos fungos, a existência de um estado cenocítico com heterogeneidade nuclear é suficientemente frequente para conferir à reprodução assexuada uma participação importante na disseminação da variabilidade.

Os processos de reprodução assexuada encontrados nos fungos incluem, para além da fragmentação do soma, a fissão binária e gemulação (encontradas nas leveduras) e a produção mitótica de esporos (mitósporos) que, em condições favoráveis, germinam produzindo um novo micélio.

Nos fungos micelianos existem fundamentalmente dois tipos de esporos assexuais: esporangiósporos e conídiosporos ou conídios. Os esporangiósporos são típicos de fungos “inferiores” e se desenvolvem por clivagem do citoplasma em torno de cada núcleo de um esporângio (do grego spora = semente, esporo + angeion = recipiente) multinucleado. Os conídios geralmente resultam de uma célula conidiogénica pré-existente, por processos que não envolvem clivagem citoplasmática.

5.3.1 Esporangiósporos

Os esporangiósporos são produzidos pelos membros das divisões Oomycota, Chytridiomycota e Zygomycota. Na maioria destes fungos, os esporângios resultam da dilatação terminal e diferenciação de hifas especializadas, designadas esporangióforos (simples ou ramificados). Os esporângios contêm normalmente um elevado número de esporos (polisporulado), embora haja excepções – esporangíolos e merosporângios (oligosporulados) (Figura 5.4).

Figura 5.4 Esporângio de Rhizopus stolonifer (polisporulado) e merosporângio de

Thamnidium elegans. Imagens de Roberts (2014) e Barron (2013).

Os esporângios podem ser terminais ou intercalares. Em alguns membros dos Chytridiomycota, toda a célula vegetativa é convertida num esporângio, após a sua separação dos rizoides por um septo completo.

A fora como se dá a clivagem do citoplasma multinucleado, aquando da formação dos esporangiósporos, difere de fungo para fungo e pode ser ou não uma característica dos diferentes grupos. No entanto, existe um mecanismo básico comum a todos os casos: vacúolos, vesículas e outras membranas citoplasmáticas fundem-se de forma a produzir um sistema tubular membranar que delimita cada núcleo e respectivo citoplasma. Assim, cada esporo fica envolvido por uma membrana completa.

Os esporangiósporos permanecem no interior do esporângio durante todo o seu desenvolvimento, sendo libertados apenas quando maduros. A libertação dos esporangiósporos pode ser feita através de um ou mais poros que se desenvolvem na parede esporangial, ou então por colapso da mesma. Existem dois tipos de esporangiósporos: zoósporos e aplanósporos.

Zoósporos

Os zoósporos (do grego zoon = animal + spora = esporo) possuem um ou dois flagelos, por meio dos quais se movimentam, que podem desenvolver-se durante a clivagem do citoplasma ou depois. Estes esporos não possuem parede celular e são exclusivos das divisões Myxomycota, Plasmodiophoromycota, Oomycota e Chytridiomycota (Figura 5.5).

Figura 5.5 Tipos de zoósporos encontrados em fungos (despreze-se a escala). A seta indica a direcção do movimento do zoósporo. (a) Zoóporo de um flagelo posterior (opisthokont) encontrado em muitos Chytridiomycota; (b) flagelo com vários flagelos (até 16) posteriores, de alguns Chytridiomycota anaeróbicos que habitam no rúmen (Neocallimastigales); (c) zoósporo com flagelos diferentes (anisokont), característicos de Myxomycota e Plasmodiophoromycota; (d) zoósporo com um flagelo anterior apresentando um flagelo (axonema) revestido de mastigonemas, típicos de Hyphochytridiomycota; (e, f) zoósporos biflagelados com flagelos heterokont, um simples e outro revestido, encontrados em grupos diferentes de Oomycota. Fonte: Webster and Weber (2007).

Os zoósporos são quimiotáticos e a sua maior vantagem reside na capacidade de selecionar o substrato onde germinarão. Alguns Oomycota superiores apresentam comportamentos peculiares, que reflectem uma adaptação progressiva às condições terrestres. Por exemplo, Phytophtora infestans (agente etiológico da murcha tardia da batatinha) possui esporângios que se destacam e são dispersos pelo vento. Se estes são depositados na superfície do hospedeiro em condições de baixa temperatura e elevada humidade, o citoplasma do esporângio sofre clivagem e formam-se zoósporos, que nadam até ao local de penetração (por exemplo, os estomas) e iniciam a infecção. Se a temperatura for elevada e a humidade relativa baixa, o esporângio germina directamente, não havendo formação de zoósporos.

Outra característica interessante dos Oomycota é a sua peculiar sensibilidade à estreptomicina. Em concentrações subletais, este antibiótico afecta grandemente a clivagem do citoplasma no esporângio, de modo que esta não possa ocorrer ou então é incompleta e resulta na produção de zoósporos de grandes dimensões, multinucleados e com vários flagelos (dois por núcleo). Estes esporos são incapazes de movimento coordenado. A estreptomicina tem sido

não conseguem movimentar-se na direcção dos estomas onde normalmente iniciam a infecção.

Aplanósporos

Os aplanósporos (do grego a = não + planetes = vagabundo + spora = esporo) desenvolvem uma parede celular distinta depois da clivagem do citoplasma e não possuem flagelos, evidentemente. Este tipo de esporos é encontrado em Zygomycota, sendo característico da ordem Mucorales.

Em Rhyzopus, por exemplo os esporângios são estruturas esféricas que se formam nos ápices de hifas erectas e melanizadas (esporangióforos) que surgem agrupadas no micélio. No interior do esporângio em desenvolvimento surge um septo em forma de cúpula. Este septo divide o esporângio em duas partes: uma distal fértil, produtora de esporos, e uma estéril – a columela (Figura 5.6).

Figura 5.6 Esporângios e o processo de dispersão dos esporos de Rhizopus. Quando o esporângio amadurece, a columela colapsa-se e os esporos dispersam-se. Imagem de Puigdomenech (2012).

Ao secar, o esporângio fende-se espontaneamente. A columela sofre colapso e a sua forma altera-se e passa a assemelhar-se a uma bacia invertida.

Esta alteração na forma da columela provoca o colapso da frágil e seca parede esporangial, deixando exposta às correntes de ar uma massa de esporos secos que facilmente se dispersam com o vento. Noutros Mucorales, especialmente em muitas espécies do género Mucor, o esporângio maduro transforma-se numa gota com esporos no ápice do esporangióforo. A parede do esporângio dissolve-se, exceptuando-se uma região basal em forma de colar, e os aplanósporos ficam contidos na gota mucilaginosa. Estes esporos são dispersos de várias formas: aderindo à superfície externa de insectos, por acção mecânica da chuva, etc.

5.3.2 Conidiósporos

Os conídios são produzidos em hifas especializadas, designadas conidióforos, que suportam as células conidiogénicas. Os conidióforos, distintos (macronemáticos) ou indistintos (micronemáticos) do resto do micélios, podem ser simples ou ramificados, com complexidade variável e em determinados organismos associam-se formando corpos de frutificação assexuados – corémios, picnídios e acérvulos (Figura 5.7).

Figura 5.7 Corpos de frutificação assexuados de fungos conidiogénicos: corémios (em cima, à direita), picnídio (em cima, à esquerda) acérvulo (em baixo). Imagens de Kronmiller and Arndt (2014), Watt and Ahn e Watt (2012).

A classificação dos conídios formados pelos fungos micelianos pode-se basear em critérios do tipo morfológico (forma, ornamentação, cor, número de células e tipo de apêndices; ver Figura 5.8) ou ontogénico. Segundo Saccardo (1899), os conídios podem ser hialinos (hialósporos) ou pigmentados (faeósporos), unicelulares (amerósporos), bicelulares (didimósporos), multicelulares (fragmósporos, dictiósporos, escolecósporos, helicósporos e estaurósporos).

Figura 5.8 Alguns exemplos de conidióforos, células conidiogênicas e conídios. A.

Acarocybellina arengae – aspecto geral do conidióforo com células conidiogênicas e conídios. B. Coleodictyospora micronesiaca – conídios envoltos em camada mucilaginosa. C-E. Corynesporopsis inaequiseptata. C. Ápice do conidióforo com célula conidiogênica e conídio. D. Conídio. E. Conídios

em cadeia. F-H. Corynesporopsis isabelicae. F. Ápice do conidióforo com célula conidiogênica e conídio. G-H. Conídios. I-J. Gliomastix luzulae. I. Conidióforo rugoso com célula conidiogênica e conídios. J. Conídios em cadeia. K. Helicoma dennisii – conidióforo com células conidiogênicas e conídios. L-N. Helicoma viridis. L. Conidióforos com células conidiogênicas. M. Conídio. N. Esclerócio pedicelado. O-P. Helminthosporium palmigenum. O. Conídios em cadeia. P. Aspecto geral do conidióforo com células conidiogênicas e conídios. Q-R. Physalidiella elegans. Q. Conídio com células laterais sub-hialinas. R. Aspecto geral do conidióforo com células conidiogênicas e conídios. S-T.

Repetophragma moniliforme. S. Aspecto geral do conidióforo com células conidiogênicas e conídio.

T. Conídio constrito nos septos. U. Spadicoides macrocontinua – aspecto geral do conidióforo com células conidiogênicas e conídios. Barras = 50 μm (A); 20 μm (B, D, E, G, P); 10 μm (C, F, H, I, J, K, L, M, N, O, Q, R, S, T, U). Fotos de de Castro, Gutiérrez, and Sotão (2012).

Na conidiogénese tálica, um compartimento preexistente da hifa é totalmente transformada num conídio. O compartimento em causa pode ser terminal ou intercalar. Os conídios tálicos, ou artroconídios, podem sofrer dilatação mas esta ocorre somente depois da formação do(s) septo(s) que delimita(m) o conídio. Se todas as camadas da parede da célula conidiogénica participam na formação da parede do conídio, diz-se que o conídio é holotálico (Figura 5.9).

Figura 5.9 Conidiogénese holotálica. Imagem de New Brunswick Museum (2013b).

Se, no entanto, a camada mais externa da parede da célula conidiogénica não contribui para a formação da parede do conídio, este é chamado enterotálico (Figura 5.10).

Figura 5.10 Conidiogénese enterotálica. Imagem de New Brunswick Museum (2013b).

Os conídios holotálicos são os mais comuns na divisão Deuteromycota. Os conídios tálicos resultantes da fragmentação de hifas preexistentes são designados habitualmente de artrósporos ou oídios. Os conídios tálicos resultantes da dilatação de compartimentos terminais, ou intercalares, seguida de espessamento pronunciado da parede, designam-se clamidósporos (ver Capítulo 2, Figura 2.3).

Na conidiogénese blástica, o conídio forma-se pela transformação de parte da célula conidiogénica e sofre pronunciada dilatação antes de ser delimitado por

um septo. Podemos reconhecer dois tipos de conídios blásticos. Tal como acontece com os tálicos, os dois tipos são caracterizados com base no comportamento da parede da célula conidiogénica durante a formação dos conídios. Na formação de um conídio holoblástico, todas as camadas da parede da conidiogénica estão envolvidas na formação da parede do conídio (Figura 5.11).

Figura 5.11 Conidiogénese holoblástica. Imagem de New Brunswick Museum (2013b).

Na conidiogénese enteroblástica (Figura 5.12) a camada mais externa da parede da célula conidiogénica rompe-se durante a diferenciação do primeiro conídio e não contribui, por isso, para a subsequente formação da parede dos blastoconídios. A parede primária dos conídios subsequentemente formados resulta da dilatação, com adição de novo material da parede interna conidiogénica.

Figura 5.12 Conidiogénese enteroblástica. Imagem de New Brunswick Museum (2013b).

Os conídios enteroblásticos fialídicos, ou fialoconídios, são comuns em Deuteromycota. Em alguns dos géneros que produzem fialoconídios, a célula conidiogénica é denomina da fiálide. A fiálide produz conídios de forma basípeta (o conídio mais jovem na base), a partir de uma abertura terminal, sem terminar o seu comprimento de forma detectável (Figura 5.13). Ou seja, o ponto no qual os conídios são formados (locus conidiogénico) é mais ou menos fixo. No entanto, com frequência, a parede da fiálide sofre distensão para lá do locus conidiogénico, formando aquilo conhecido como colarete. As fiálides podem ser muito diferentes

em aparência de espécie para espécie. A maioria apresenta uma forma de garrafa com uma região estreita próxima do locus conidiogénico. As fiálides podem-se encontrar ligadas directamente às hifas vegetativas ou, mais vulgarmente, ser formadas isoladamente ou em grupos no topo de conidióforos.

Figura 5.13. Microfotografia do ápice de uma fiálide de Denrostibella. Note-se um conídio maduro em cima. Imagens de Kendrick (2010a).

Outro tipo de célula conidiogénica também muito comum em Deuteromycota é a anélide, a partir da qual se formam conídios anelídicos ou anelósporos. Na anélide, o locus conidiogénico não é fixo como acontece na fiálide. A anélide prolifera e alonga à medida que se forma cada conídio. Como resultado, o locus conidiogénico move-se distalmente (figura 5.18). Os conídios formam-se em sucessão basípeta e à medida que cada um se separa da célula conidiogénica deixa uma cicatriz em forma de anel ou anelada, na superfície externa da anélide (Figura 5.14).

Hammil (1971-1979) estudou o processo de conidiogénese anelídica e defende que o processo seja enteroblástico e que as anélides e fiálides não sem mais do que um mesmo processo básico de conidiogénese. Segundo Kendrick (1971), a conidiogénese anelídica é uma forma especializada de conidiogénese holoblástica. Como foi visto, o comportamento do locus conidiogénico pode variar durante a formação de uma sucessão de conídios. Numa fiálide, o locus é mais ou menos fixo, ao passo que na anélide ele move-se progressivamente para frente, com a célula conidiogénica e proliferar repetidamente no ápice. Este processo é geralmente designado de proliferação percurrente.

Figura 5.14 Formação de uma cadeia basípeta de conídios de Scopulariopsis brevicaulis. Imagem de Kendrick (2010a).

Noutras espécies, a célula conidiogénica pode proliferar de uma forma simpodial (Figura 5.15).

Figura 5.15 Crescimento de conídios num arranjo simpodial. Imagens de Kendrick (2010a).

Depois de se ter formado um conídio, a célula conidiogénica alonga de forma mais ou menos inclinada e que dá origem a um novo conídio. O processo continua como resultado os conídios são formados mais ou menos em “zig-zag”. Nalgumas espécies, a célula conidiogénica diminui em tamanho à medida que se formam conídios. Neste caso, o locus conidiogénico retrocede. Para finalizar, convém salientar que uma célula conidiogénica pode possuir muitos loci conidiogénicos. Desta forma, numa única célula conidiogénica pode-se formar mais do que um conídio.

5.4 Reprodução Sexuada

A reprodução sexual nos fungos outros organismos envolve a união de dois núcleos compatíveis. Tipicamente, o processo sexual consiste em três fases distintas e sequenciais: plasmogamia (do grego plasma = ser + gamos = união), cariogamia (do grego karion = núcleo + gamos = união) e meiose (do grego meiosis = redução). Deste modo, realiza-se a fusão de núcleos haploides geneticamente compatíveis, com a formação de um zigoto diploide e consequente modificação da fase nuclear.

5.4.1 Plasmogamia

Este processo pode ocorrer entre estruturas diferenciadas ou hifas vegetativas. É o processo pelo qual dois protoplastos fundem de forma a reunir dois núcleos compatíveis numa única célula ou num compartimento.

5.4.2 Cariogamia

Consiste na fusão real de dois núcleos, que origina um núcleo diploide zigótico. Nos fungos mais simples (Oomycota, Zygomycota e Chytridiomycota) a cariogamia ocorre quase imediatamente depois da plasmogamia. Tal não acontece nos fungos mas “evoluídos” (Ascomycota e Basidiomycota), nos quais estes processos se encontram separados temporal e espacialmente, conduzindo à existência de estruturas vegetativas ou reprodutoras dicarióticas (por exemplo, os cogumelos). Nestes fungos, a cariogamia ocorre simultaneamente em todas as células esporogénicas de um corpo de frutificação, seguindo-se a meiose e produção dos esporos haploides.

5.4.3 Meiose

A ocorrência da meiose, necessária para o restabelecimento da fase nuclear haploide, garante a possibilidade de recombinação genética, funcionando a reprodução sexuada como um processo essencialmente destinado à disseminação da variabilidade. Contudo, em numerosos fungos não produtores de esporos assexuais, a reprodução sexual permite também a dispersão e colonização de novos habitats, graças ao elevado número de meiósporos produzidos e aos mecanismos especializados de dispersão envolvidos (Basidiomycota).

O processo sexual de muitas espécies de fungos envolve a presença de hormonas sexuais, que governam alguns dos eventos que ocorrem nesse processo (ver Capítulo 6 - Grupos Taxonómicos). A produção destas hormonas está, em muitos casos, sob um rigoroso controlo nutricional. As vias metabólicas que conduzem à produção das hormonas sexuais são reprimidas por concentrações de nutrientes elevadas. Este fenómeno acarreta. Como consequência directa, que a reprodução sexual tenda a ocorrer no fim do período de crescimento vegetativo normal, ou seja, quando o fungo necessita de desenvolver estruturas de dormência e sobrevivência. Com frequência, os