Strona używa plików cookies więcej

Jaskinie, kopalnie oraz inne obiekty podziemne kojarzą się zwykle ludziom z górnictwem, miejscami kryjówek zwierząt lub ludzi w dawnych czasach. Obecnie są także wielkimi atrakcjami turystycznymi ze względów wizualnych (np. nacieki jaskiniowe) i kulturowych. Zapominamy, że w tego typu miejscach mogą występować także mikroorganizmy, a jedną z ważniejszych grup są grzyby mikroskopijne.

Badaniem grzybów mikroskopijnych jak i kapeluszowych w ekosystemach podziemnych zajmuje się speleomykologia. W zakres jej badań wchodzi określanie liczebności zarodników i innych organów tworzących kolonie grzybów (zasiedlających m.in. skały, wodę, powietrze, materię organiczną oraz zwierzęta bytujące w ekosystemach podziemnych), jak i kontrola czynników wpływających na występowanie grzybów w tych obiektach. Ważnym elementem jest także monitoring zarodników grzybów zawieszonych w powietrzu w celu określenia bezpieczeństwa biologicznego danego obiektu. W ekosystemach podziemnych spotyka się głównie grzyby mikroskopijne, a bardzo rzadko owocniki i zarodniki grzybów makroskopijnych. Należy zaznaczyć, że badania mykologiczne obiektów podziemnych prowadzone są od lat 60. ubiegłego stulecia, lecz samo pojęcie „speleomykologia” zostało po raz pierwszy użyte w literaturze światowej w 2014 roku w pracy pt. Speleomycological research in underground Osówka complex in Sowie Mountains (Lower Silesia, Poland).  Pojęcie to wprowadzili do obiegu polscy badacze: prof. dr hab. Wojciech Pusz i dr hab. inż. Rafał Ogórek.

Ekosystemy podziemne są specyficznymi miejscami ze względu na występujący w nich mikroklimat, m.in. wysoką wilgotność powietrza sięgającą często 100%, utrzymującą się niską temperaturę, brak światła i małą zasobność materii organicznej. Są to warunki mało sprzyjające dla występowania i rozwoju większości organizmów. Dlatego też większość obiektów podziemnych określana jest jako ekosystemy heterotroficzne, czyli te niepełne, pozbawione producentów i którym brak samowystarczalności. Wszelka materia występująca w tych ekosystemach jest nanoszona z zewnątrz oraz pochodzi z odchodów i szczątków występujących tam zwierząt, np. nietoperzy. Oczywiście istnieją wyjątki od tej reguły. Jednym z nich jest jaskinia Movile (rum. Peştera Movile) w Rumunii, której ekosystem ma charakter chemolitoautotroficzny. Jaskinia ta posiada wyjątkowy podwodny ekosystem, który bogaty jest w siarkowodór i dwutlenek węgla, z bardzo niewielką zawartością tlenu. Szacuje się, że życie w tym obiekcie było odseparowane od świata zewnętrznego przez ostatnie 5,5 miliona lat.

Jaskinia Driny (Słowacja): A – wspaniałe formy naciekowe, B – pobieranie wymazów z powierzchni skalnych do badań mikrobiologicznych
Jaskinia Driny (Słowacja): A – wspaniałe formy naciekowe, B – pobieranie wymazów z powierzchni skalnych do badań mikrobiologicznych, fot. Rafał Ogórek

Specyficzny mikroklimat obiektów podziemnych wpływa także na postać występujących w nich mikroorganizmów, szczególnie grzybów mikroskopijnych. Większość drobnoustrojów nie wykazuje aktywnego wzrostu w tego typu ekosystemach, ale mogą one, podobnie jak wydzielane przez nie związki, być obecne w bioaerozolu, czyli frakcji biologicznej powietrza. Grzyby występujące w powietrzu mogą negatywnie oddziaływać na zdrowie ludzi i zwierząt, zarówno w zakresie przekroczenia ogólnych norm ilościowych (liczby zarodników w 1 m3 powietrza) jak i występowania specyficznych taksonów. Dobrym przykładem są grzyby z rodzaju Cladosporium i Alternaria, powszechnie występujące w powietrzu atmosferycznym (jak i w podziemiach), które mogą wywoływać alergie u osób uczulonych. Dlatego tak ważny jest wspominany monitoring aeromykologiczny obiektów podziemnych. Z kolei, Pseudogymnoascus destructans (znany wcześniej jako Geomyces destructans) jest odpowiedzialny za wywoływanie zespołu białego nosa u nietoperzy, czyli WNS (ang. white-nose syndrome). Grzyb ten atakuje hibernujące w podziemiach nietoperze poprzez wzrost na ich błonach lotnych i pyskach. W konsekwencji prowadzi to do utraty tkanki tłuszczowej i masy ciała, odwodnienia, zaburzenia równowagi elektrolitowej, nadmiernej aktywności podczas zimy, a w ostateczności do śmierci. Szczególnie w USA i Kanadzie jest opisywany masowy pomór tych małych ssaków spowodowany infekcją P. destructans. Należy jednak zaznaczyć, że grzyby mają także korzystny wpływ na ekosystemy podziemne i trudno sobie wyobrazić życie bez ich obecności w tego typu obiektach.

Mówiąc o obecności grzybów w ekosystemach podziemnych, należy wspomnieć o geomykologii. Samo pojecie zostało wprowadzone do literatury w celu odróżnienia procesów geologicznych zachodzących przy udziale grzybów od tych, w których biorą udział głównie bakterie (geomikrobiologia). Zatem, geomykologia zajmuje się głównie wpływem grzybów na procesy geologiczne, w tym wietrzenie skał oraz minerałów, akumulację metali oraz udział grzybów w obiegu pierwiastków i składników odżywczych. Grzyby mogą oddziaływać na skały i inne podłoża mineralne w sposób biochemiczny i/lub biomechaniczny. Pierwsza z wymienionych aktywności polega na wydzielaniu przez grzyby do środowiska różnych związków, np. kwasów, barwników oraz związków chelatujących metale. Natomiast aktywność biomechaniczna ma znikome znaczenie i dotyczy głównie skał wapiennych. Polega na penetracji mechanicznej podłoży mineralnych przez grzyby poprzez wytwarzanie strzępek.

Najczęściej izolowane rodzaje grzybów mikroskopijnych z ekosystemów podziemnych: A – Alternaria, B – Aspergillus, D – Cladosporium, E – Penicillium / Microscopic fungi most frequently isolated from undeground ecosystems: A – Alternaria, B – Aspergillus, D – Cladosporium, E – Penicillium
Najczęściej izolowane rodzaje grzybów mikroskopijnych z ekosystemów podziemnych: A – Alternaria, B – Aspergillus, C – Cladosporium, D – Penicillium, fot. Rafał Ogórek

Z obiektów podziemnych izoluje się głównie grzyby należące do gromady Ascomycota (workowce), które stanowią 69,1% wszystkich uzyskiwanych grzybów. Grzyby należące do tej gromady powszechnie występują w środowisku. Kolejne gromady to 20,0% Basidiomycota (podstawczaki), 6,6% Zygomycota (sprzężniaki), 2,6% Mycetozoa (śluzowce), 1,0% Oomycota (lęgniowce) i 0,8% inne. Z kolei, najczęściej występujące w podziemiach rodzaje grzybów to: Aspergillus, Penicillium, Mucor, Fusarium, Trichoderma, Cladosporium, Alternaria, Paecilomyces, Acremonium, Chrysosporium, Laboulbenia, Rhizopus, Mortierella i Chaetomium. Dodatkowo w przypadku obecności nietoperzy i ich odchodów w podziemiach, mogą pojawiać się gatunki zaliczane do: Pseudogymnoascus, Histoplasma i Geomyces. Mimo że badania speleomykologiczne prowadzone są od kilkudziesięciu lat to wiele grup grzybów jest wciąż mało poznanych. Przykładem mogą być dermatofity, czyli gatunki powodujące grzybice skóry i jej przydatków (włosów i paznokci). Do tej pory stwierdzono, że w obiektach podziemnych mogą występować dermatofity, takie jak: Artroderma curreyi, Artroderma quadrifidum, Microsporum gypseum, Trichophyton mentagrophytes, Trichophyton rubrum i Trichophyton terrestre.

Ekosystemy podziemne są niesamowitymi miejscami pod względem walorów wizualnych, kulturowych i biologicznych. Zwierzęta i mikroorganizmy w nich występujące są wyjątkowe i bardzo często wytwarzają specyficzne mechanizmy pozwalające im na czasowe przetrwanie lub życie w tak ekstremalnych warunkach. Szczególnie ciekawe i nadal jeszcze mało poznane wydają się być zagadnienia związane ze speleomykologią, czyli grzybami w ekosystemach podziemnych. Z jednej strony, organizmy te wywierają nieoceniony wpływ na życie w obiektach podziemnych, ale z drugiej, mogą stwarzać w nich zagrożenie biologiczne dla innych organizmów żywych.

AUTORZY: Rafał Ogórek, Justyna Borzęcka, Agata Piecuch, Mateusz Speruda, Zakład Mykologii i Genetyki, Instytut Genetyki i Mikrobiologii Uniwersytetu Wrocławskiego

KONTAKT: rafal.ogorek@uwr.edu.pl

Literatura:

Barton H.A., Northup D.E. 2007. Geomicrobiology in cave environments: past, current and future perspectives. J Cave Karst Stud, 69: 163-178.

Bastian F., Alabouvette C., Saiz‐Jimenez C. 2009. The impact of arthropods on fungal community structure in Lascaux Cave. J Appl Microbiol, 106(5): 1456-62. doi.org/10.1111/j.1365-2672.2008.04121.x

Bensch K., Braun U., Groenewald J.Z., Crous P.W. 2010. The genus Cladosporium. Stud Mycol, 72: 1-401. doi.org/10.3114/sim0003

Blehert D.S., Hicks A.C., Behr M., Meteyer C.U., Berlowski-Zier B.M., Buckles E.L., Coleman J.T., Darling S.R., Gargas A., Niver R., Okoniewski .JC., Rudd R.J., Stone W.B. 2009. Bat white-nose syndrome: an emerging fungal pathogen? Science, 323(5911):227 doi: 10.1126/science.1163874

Cunha A.O.B., Bezerra J.D.P., Oliveira T.G.L., Barbier E., Bernard E., Machado A.R., Souza-Motta C.M. 2020. Living in the dark: Bat caves as hotspots of fungal diversity. PLOS One,  15(12):e0243494. doi.org/10.1371/journal.pone.0243494

Dyląg M., Sawicki A., Ogórek R. 2019. Diversity of species and susceptibility phenotypes toward commercially available fungicides of cultivable fungi colonizing bones of Ursus spelaeus on display in Niedźwiedzia Cave (Kletno, Poland). Diversity,  11: 224. doi.org/10.3390/d11120224

Egbuta M.A., Mwanza M., Babalola O.O.  2017. Health risks associated with exposure to filamentous fungi. Int J Environ Res Public Health, 14: 719. doi: 10.3390/ijerph14070719.

Grajewski J., Twarożek M. 2004. The healthy aspects of the influence of moulds and mycotoxins. Alergia, 13: 44–45.

Jurado V., Laiz L., Rodriguez-Nava V., Boiron P., Hermosin H., Sanchez-Moral S.,Saiz-Jimenez C. 2010. Pathogenic and opportunistic microorganisms in caves. Int J Speleology, 39(1): 15–24. dx.doi.org/10.5038/1827-806X.39.1.2

Kokurewicz T., Ogórek R., Pusz W., Matkowski K. 2016. Bats increase the number of cultivable airborne fungi in the „Nietoperek” bat reserve in Western Poland. Microbl Ecol, 72(1): 36–48. doi.org/10.1007/s00248-016-0763-3

Kumaresan D.., Wischer D., Stephenson J., Hillebrand-Voiculescu A., Murrell J.C. 2014. Microbiology of Movile Cave – chemolithoautotrophic ecosystem. Geomicrobiology Journal, 31: 186-193. doi: 10.1080/01490451.2013.839764

Lynnaun J.A.N., Johnson A.N., Miller R.A., McCleery R.A. McClanahan R., Kath J.A.,  Lueschowa S., Porras-Alfaroa A. 2013. Psychrophilic and psychrotolerant fungi on bats and the presence of Geomyces spp. on bat wings prior to the arrival of White Nose Syndrome. Appl Environ Microbi, 79(18): 5465-5471, doi: 10.1128/AEM.01429-13

Ogórek R., Dyląg M., Kozak B., Višňovská Z., Tancinová D., Lejman A. 2016. Fungi isolated and quantified from bat guano and air in Harmanecka´ and Driny Caves (Slovakia). J Cave Karst Stud, 78(1): 41–49. doi:10.4311/2015MB0108

Ogórek R., Dyląg M,, Kozak B. 2016. Dark stains on rock surfaces in Driny Cave (Little Carpathian Mountains, Slovakia). Extremophiles, 20(5): 641–652. doi.org/10.1007/s00792-016-0853-7

Ogórek R,, Guz-Regner K,, Kokurewicz T,, Baraniok E,, Kozak B. 2018. Airborne bacteria cultivated from underground hibernation sites in the Nietoperek bat reserve (Poland). J Cave Karst Stud, 80(4): 161-171. doi.org/10.4311/2017MB0117

Ogórek R,, Kurczaba K,, Cal M,, Apoznański G,, Kokurewicz T. 2020. A culture-based ID of micromycetes on the wing membranes of Greater mouse-eared bats (Myotis myotis) from the “Nietoperek” site (Poland). Animals (Basel), 10: 1337. doi.org/10.3390/ani10081337

Ogórek R., Lejman A., Matkowski K. 2013. The fungi isolated from the Niedźwiedzia Cave in Kletno (Lower Silesia, Poland). Int J Speleol, 42(2): 161–166. doi.org/10.5038/1827-806X.42.2.9

Ogórek R., Piecuch A., Višňovská Z., Cal M., Niedźwiecka K. 2019. First report on the occurence of dermatophytes of Microsporum cookei clade and close affinities to Paraphyton cookei in the Harmanecká Cave (Veľká Fatra Mts., Slovakia). Diversity, 11(10): 191. doi.org/10.3390/d11100191

Ogórek R., Pusz W., Zagożdżon P.P., Kozak B., Bujak H. 2017. Abundance and diversity of psychrotolerant cultivable mycobiota in winter of a former aluminous shale mine. Geomicrobiol J, 34(10): 823–833. doi.org/10.1080/01490451.2017.1280860

Pusz W., Ogórek R., Uklańska-Pusz C., Zagożdżon P. 2014. Speleomycological research in underground Osówka Complex in Sowie Mountains (Lower Silesia, Poland). Int J Speleol, 43: 27–34. doi.org/10.5038/1827-806X.43.1.3

Vanderwolf K.J., Malloch D., McAlpine D.F., Forbes G.J. 2013. A world review of fungi, yeasts, and slime molds in caves. Int J Speleol,  42: 77–96. doi.org/10.5038/1827-806X.42.1.9

Wang W., Ma X., Ma Y., Maoa L., Wu F., Maa X., Ana L., Fenga H. 2010. Seasonal dynamics of airborne fungi in different caves of the Mogao Grottoes, Dunhuang, China. Int Biodeterior Biodegrad, 64: 461–466. doi.org/10.1016/j.ibiod.2010.05.005

Zukal J., Bandouchova H., Brichta J., Cmokova A., Jaron K.S., Kolarik M., Kovacova V., Kubátová A., Nováková A., Orlov O., Pikula J., Presetnik P., Šuba J., Zahradníková Jr. A., Martínková N. 2016. White-nose syndrome without borders: Pseudogymnoascus destructans infection tolerated in Europe and Palearctic Asia but not in North America. Sci Rep, 6: 19829. doi.org/10.1038/srep26049