Microbiologie in hapklare porties
Koele schimmels
Schimmels zijn ongelooflijke organismen die een cruciale rol spelen in het behoud van het evenwicht op onze planeet. Ze breken rottend materiaal af en leveren essentiële voedingsstoffen voor nieuwe groei. Ze komen in verschillende vormen voor, van paddenstoelen tot kleine schimmels en gisten, en kunnen nuttig zijn voor voedsel en medicijnen. Sommige kunnen echter ook schadelijk zijn voor planten en dieren.
Wetenschappers ontdekken nog steeds de geheimen van hoe schimmels reageren op temperatuur, wat vooral belangrijk is met het oog op de opwarming van de aarde. Eerdere studies hebben aangetoond dat paddenstoelen die in laboratoria worden gekweekt inherent kouder zijn dan hun omgeving, wat helpt bij de verspreiding van sporen. Recente waarnemingen bevestigen dat wilde paddenstoelen ook relatief koud zijn.
Temperatuur beïnvloedt alle levende wezens. Als een organisme meer warmte aanneemt dan het verliest, wordt het warmer, en omgekeerd. Organismen kunnen een andere temperatuur hebben dan hun omgeving. Sommige dieren zoals vogels en zoogdieren kunnen hun lichaamstemperatuur regelen (omdat ze warmbloedig zijn), terwijl de meeste andere levensvormen, zoals reptielen (koudbloedig) en planten, afhankelijk zijn van de temperatuur van hun omgeving. Deze organismen gebruiken andere methoden zoals zweten en verdamping van water om zichzelf af te koelen. Maar hoe zit het met eenvoudigere organismen zoals schimmels?
Een onderzoek uitgevoerd door Cordero en collega’s gebruikte speciale instrumenten om de temperatuur van wilde paddenstoelen en in het laboratorium gekweekte schimmels te meten. Ze ontdekten dat deze paddenstoelen en schimmels kouder zijn dan hun omgeving en warmte afgeven door verdamping.
Door 20 wilde paddenstoelsoorten in beeld te brengen met een infraroodcamera, ontdekten ze dat de paddenstoelen 1,4 – 6°C kouder waren dan hun omgeving. Afhankelijk van de soort paddenstoel varieerde hun vermogen om af te koelen. Dit kan waarschijnlijk te wijten zijn aan de grootte, de kleur, de levensstijl van de habitat, enzovoort.
S
Een ander voorbeeld is de veelgebruikte oesterzwam (Pleurotus ostreatus). Zelfs wanneer hij in het laboratorium bij 25 °C wordt gekweekt en gescheiden wordt van zijn substraat (de voedselbron waarop hij groeit), behoudt hij zijn temperatuur tijdens zijn groei. Verwarmings- en koel experimenten toonden aan dat verschillende delen van de paddenstoel op verschillende manieren warmte afgeven: de temperatuurveranderingen volgden verschillende patronen tijdens het verwarmen en afkoelen. De paddenstoel vertoont verschillende warmte-afgifte patronen tijdens het verwarmen en afkoelen, wat duidt op zijn unieke vermogen om de temperatuur te reguleren.
Bij het bestuderen van andere paddenstoelen in het laboratorium, zoals de champignon (Agaricus bisporus), zagen de onderzoekers dat de paddenstoelen het vermogen hebben om zichzelf te koelen door middel van verdampingskoeling. Toen de paddenstoelen uitgedroogd waren, konden ze geen koelere temperatuur behouden. Vergelijkbare verdampingskoeling werd waargenomen bij andere schimmels zoals de pathogene gistachtige Cryptococcus neoformans en de voedselverspillende Penicillium. Waterdruppels vormden zich op de deksels van de petrischaal boven deze schimmelkolonies, en gebieden zonder schimmelgroei hadden minder condensatie. De bevindingen bevestigen dat verdampingskoeling een mechanisme is dat paddenstoelen en andere schimmels gebruiken om hun temperatuur te regelen.
Naast al het onderzoek dat werd gedaan naar de koelmechanismen van schimmels, creëerden de onderzoekers een apparaat met de naam MycoCooler™. Het apparaat was gemaakt van een doos met openingen voor lucht om in en uit te stromen, en het was geladen met substraat-gebonden Agaricus bisporus paddenstoelen. Wanneer de doos in een warme kamer werd geplaatst, daalde de temperatuur in de doos met 10 °C in 40 minuten! Als we de koelcapaciteit vergelijken met die van water alleen, dan blijkt dat een enkele paddenstoel 12,5% effectiever is in het koelen van de lucht dan een gelijke massa water. Andere stoffen zoals ethanol, fosfaat zoutbuffer en Coca-Cola waren minder effectief dan de paddenstoel.
Een koud oppervlak op paddenstoelen is belangrijk voor het loslaten van sporen. Het loslaten van sporen gebeurt wanneer kleine waterdruppels condenseren op het oppervlak van de sporen, waardoor ze loslaten en in de lucht terechtkomen. Kou beïnvloedt ook de sporenvorming bij schimmels. Bij bepaalde schimmels vindt de productie van sporen bijvoorbeeld plaats bij koudere temperaturen in vergelijking met hun omgeving. Dit wordt ook waargenomen bij de spermaproductie bij zoogdieren. De relatie tussen koudere temperaturen en de productie van sporen suggereert dat kou schimmels helpt om meer sporen te produceren en vrij te laten. De koude temperatuur van paddenstoelen kan ook insecten aantrekken, wat helpt bij de verspreiding van sporen.
Omdat schimmels eigenlijk kouder zijn dan hun omgeving, betekent deze “schimmelonderkoeling” dat ze meer warmte verliezen dan ze produceren. Het is alsof ze een soort koellichaam worden dat thermische energie uit hun omgeving absorbeert. Dit koelvermogen is belangrijk voor schimmels om hun temperatuurbalans te behouden en zich aan te passen aan verschillende omstandigheden. Dit is belangrijk omdat schimmels worden geconfronteerd met uitdagingen als klimaatverandering en de opkomst van nieuwe pathogene soorten.
Geïnteresseerd in andere spannende eigenschappen van schimmels? In dit artikel belichten we de geleidbaarheid van schimmeldraden en de functie die ze zouden kunnen hebben in elektronica!
Link to the original post: Radames J. B. Cordero, Ellie Rose Mattoon, Zulymar Ramos, and Arturo Casadeval. The hypothermic nature of fungi. PNAS, May 2, 2023. https://doi.org/10.1073/pnas.2221996120
Featured image: Created with DallE
Image 2 sources: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pleurotus_ostreatus_-_Pleurote_en_hu%C3%AEtre.jpg, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:2014-02-12_Agaricus_bisporus_%28J.E._Lange%29_Imbach_403678.jpg, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cryptococcus_neoformans_,capsul,India_ink.jpg, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Penicillium_italicum_sur_Cl%C3%A9mentine.JPG
Vertaald door: Liang Hobma
micro-bites.org 
