Diverzita a ekologie mikroskopických hub Antarktidy

MASARYKOVA UNIVERZITA PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA ÚSTAV EXPERIMENTÁLNÍ BIOLOGIE ODDĚLENÍ MIKROBIOLOGIE

Diverzita a ekologie mikroskopických hub Antarktidy Bakalářskká práce

Monika Nováková

Vedoucí bakalářské práce: Ing. Monika Laichmanová, Ph.D.

Brno 2011

Bibliografický záznam Autor:

Monika Nováková Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita Ústav experimentální biologie, Oddělení mikrobiologie

Název práce:

Diverzita a ekologie mikroskopických hub Antarktidy

Studijní program:

Biologie

Studijní obor:

Obecná biologie

Vedoucí práce:

Ing. Monika Laichmanová, Ph.D.

Rok obhajoby:

2011

Klíčová slova:

Antarktida, mikroskopické houby, diverzita, substrát, adaptace, izolace

Bibliographic entry Author:

Monika Nováková Faculty of Science, Masaryk University Institute of experimental biology, Department of microbiology

Title of thesis:

Diversity and ecology of Antarctic microscopic fungi

Degree programme:

Biology

Field of study:

General biology

Supervisor:

Ing. Monika Laichmanová, Ph.D.

Year of defence:

2011

Keywords:

Antarctica,

microscopic

adaptation, isolation

fungi,

diversity,

substrate,

Poděkování Na tomto místě bych chtěla poděkovat své školitelce Ing. Monice Laichmanové za poskytnutí materiálů, konzultace a za rady a připomínky při tvorbě mé bakalářské práce, kterou jsem vypracovala na České sbírce mikroorganismů.

Prohlašuji, že jsem svou bakalářskou práci napsala samostatně a výhradně s použitím citovaných pramenů.

Brno 12. května 2011

…..............................

Abstrakt Tato bakalářská práce se zabývá diverzitou, ekologií a taxonomií mikroskopických hub Antarktidy. Antarktida je studený a nehostinný kontinent. Antarktické houby jsou vystaveny působení mnoha stresovým faktorům prostředí, proti nimž si vyvinuly různé ochranné mechanismy. Diverzita hub Antarktidy je nižší než v oblastech s mírným klimatem, ale naopak vyšší, než jak by se dalo původně očekávat. Houby se v Antarktidě nacházejí v půdě, vodě, vzduch, ledu, na vegetaci a na ptačích exkrementech. Některé jsou parazité zvířat nebo predátoři. Díky svým adaptačním schopnostem se dokázaly přizpůsobit i životu na nepůvodních substrátech. Většina druhů mikroskopických hub byla do Antarktidy zanesena z jiných oblastí. Mezi tyto houby patří široce rozšířené rody Phoma, Thelebolus, Penicillium a Geomyces. Pouze několik druhů je skutečně původních nebo dokonce endemických. Typickým příkladem jsou černé meristematické houby žijící v Suchém Údolí McMurdo ve Východní Antarktidě. Význam studia antarktických mikroskopických hub spočívá v

jejich

možném

využití

jako

nových

producentů

antibiotik,

modelů

pro exobiologické studie nebo pro zkoumání vlivů globálního oteplování.

Abstract This thesis is focused on diversity, ecology and taxonomy of Antarctic microscopic fungi. Antarctica is a cold and inhospitable continent thus the Antarctic fungi are exposed to many environmental stresses, against which they have developed different adaptations. Diversity of fungi in the Antarctic climate is lower than in temperate regions, but it is rather higher than one might initially expect. Antarctic fungi are found in soil, water, air, ice, bird excrement and on vegetation. Some of them are animal parasites or predators. They can live on allochthonous substrates due to their adaption abilities. Most species of microscopic fungi have been introduced to Antarctica from other areas. These fungi are cosmopolitan genera Phoma, Thelebolus, Penicillium and Geomyces. Only a few species are truly autochthonous, or even endemic. A typical example is a group of the black meristematic fungi living in the McMurdo Dry Valleys of East Antarctica. The importance of microscopic study of Antarctic fungi lies in their potential use as novel producers of antibiotics, models for exobiological studies or for exploration of the effects of global warming.

Obsah Úvod..................................................................................................................................3 Cíl práce............................................................................................................................4 1 Antarktida.......................................................................................................................5 1.1 Geografie..................................................................................................................5 1.2 Podnebí.....................................................................................................................6 1.3 Biota.........................................................................................................................7 1.3.1 Subantarktické ostrovy....................................................................................7 1.3.2 Přímořská Antarktida......................................................................................7 1.3.3 Kontinentální Antarktida.................................................................................7 1.4 Obyvatelstvo............................................................................................................8 2 Mikroskopické houby Antarktidy..................................................................................9 2.1 Definice mikroskopických hub................................................................................9 2.2 Taxonomický přehled mikroskopických hub Antarktidy........................................9 2.3 Rozšíření antarktických hub....................................................................................9 2.4 Vztah k teplotě.......................................................................................................10 2.5 Stresové faktory prostředí......................................................................................10 3 Diverzita antarktických hub v různých ekosystémech.................................................12 3.1 Skály......................................................................................................................12 3.1.1 Černé meristematické houby.........................................................................12 3.1.1.1 Suché údolí McMurdo......................................................................13 3.1.1.2 Kryptoendolitická společenstva mikroorganizmů............................13 3.1.1.3 Taxonomie černých meristematických hub......................................14 Rod Cryomyces.................................................................................15 Rod Friedmanniomyces....................................................................15 Rod Elasticomyces...........................................................................16 Rod Recurvomyces...........................................................................17 3.1.1.4 Strategie přežití.................................................................................17 3.1.1.5 Černé meristematické houby jako model exobiologie.....................18 3.1.2 Hypolitická a chasmolitická společenstva hub.............................................19 3.2 Led.........................................................................................................................19 3.3 Voda......................................................................................................................20 3.4 Vzduch...................................................................................................................21 3.5 Vegetace................................................................................................................23 3.5.1 Cévnaté rostliny............................................................................................23 3.5.1.1 Colobanthus quitensis......................................................................23 3.5.1.2 Deschampsia antarctica...................................................................24 3.5.2 Mechy...........................................................................................................24 Rod Phoma.......................................................................................26 3.5.3 Řasy..............................................................................................................26 3.5.4 Lišejníky.......................................................................................................26 3.6 Živočichové...........................................................................................................27 Rod Arthrobotrys..............................................................................27 3.7 Půda.......................................................................................................................28 3.7.1 Permafrost.....................................................................................................29 3.7.2 Minerální půdy.............................................................................................29 3.7.3 Půdy pokryté vegetací..................................................................................30 3.7.4 Ornitogenní půdy..........................................................................................30 3.7.5 Půdy ovlivněné lidskou činností...................................................................32 1

3.8 Dřevo.....................................................................................................................33 4 Izolace a identifikace mikroskopických hub................................................................35 4.1 Meristematické houby...........................................................................................35 4.2 Vzduch..................................................................................................................36 4.3 Voda......................................................................................................................36 4.4 Led........................................................................................................................37 4.5 Vegetace................................................................................................................37 4.6 Půda a jiné substráty.............................................................................................37 Diskuze............................................................................................................................39 Závěr...............................................................................................................................40 Seznam literatury............................................................................................................42

2

Úvod Mikroskopický výzkum antarktického kontinentu probíhá již déle než sto let. Pozornost byla dříve zaměřena především na bakterie a archea, přičemž studie vypovídající o výskytu a diverzitě mikroskopických hub byly spíše výjimečné. V posledních desetiletích vzrůstá zájem o studium mikroskopických hub, které rovněž poskytují nenahraditelné modely pro studium evoluce. Výzkum vláknitých hub Antarktidy se zaměřuje převážně na zkoumání jejich biodiverzity, adaptací na různé stresové

podmínky,

taxonomii

hub,

fylogenetickou

příbuznost

a

možné

biotechnologické využití. Výsledky studií naznačují, že počet a rozmanitost antarktických mikroskopických hub je mnohem větší, než se původně předpokládalo. Navíc se neustále objevují nové poznatky a popisují se nové druhy. Údaje z roku 2005 hovoří o necelých dvou tisících izolátech vláknitých hub náležejících do 135 rodů a 232 druhů a vnitrodruhových taxonů (Onofri a kol. 2005b). Záznamy z roku 2007 už udávají 251 popsaných druhů a vnitrodruhových taxonů, což je o celých 8 % více než v roce 2005 (Ruisi a kol. 2007). Studie probíhají v přímořské i kontinentální Antarktidě. Analýzy mikrobiálního osídlení byly prováděny na vegetaci, půdě, vodě, vzduchu, ledu a ptačích exkrementech. V současnosti jsou v centru zájmu černé meristematické houby, které mohou sloužit díky svým specifickým adaptacím na nehostinné podmínky za model exobiologického zkoumání. Pochopení rozmanitosti mikroskopických hub Antarktidy, jejich obranných mechanismů a fylogenetické příbuznosti může v budoucnu sloužit nejenom pro možné biotechnologické využití jako potencionálních producentů nových antibiotik, ale také pro předpovědi globálních klimatických změn a jejich vlivu na mikroorganizmy po celém světě. Navíc jsou houby důležitou složkou antarktického ekosystému a změny v jejich složení ovlivní i ostatní organizmy a biologické děje, především rozklad organického materiálu v půdě, jehož jsou nejdůležitější součástí. Masarykova univerzita se zapojila do výzkumu antarktického kontinentu vybudováním české polární stanice na ostrově Jamese Rosse v severovýchodní části Antarktického poloostrova. Výzkum je zaměřen na poznání biodiverzity a abiotických procesů nezaledněného území, včetně biologické rozmanitosti mikroskopických hub.

3

Cíl práce Cílem mé bakalářské práce je zpracování literární rešerše týkající se výskytu mikroskopických hub z různých oblastí Antarktidy s přihlédnutím k ekologickým vazbám. V textu budou dále zpracovány poznatky o jednotlivých druzích vláknitých hub včetně jejich adaptačních mechanismů ke stresovým faktorům prostředí a srovnání metodiky experimentálních přístupů.

4

1 Antarktida 1.1 Geografie Antarktida je pátým největším kontinentem světa, který zaujímá asi 10 % zemského povrchu. Zabírá území ležící jižně od 60° jižní šířky, tj. převážně za polárním kruhem (King a Turner 1997). Název Antarktida pochází z řečtiny, v níž znamená „naproti Arktidě”. Antarktida má rozlohu přibližně 14 milionů km2, a to včetně šelfových ledovců a subantarktických ostrovů. Skládá se z rozsáhlé pevniny a řady ostrovů při pobřeží. Stejně jako se zeměkoule rozděluje na východní a západní polokouli, tak i Antarktida odpovídá tomuto dělení (Obr. 1), které pro ni zavedl v roce 1902 E.S. Balch. Východní Antarktida, známá také jako Větší Antarktida, leží pod Afrikou, Asií a Austrálií. Má polokruhovitý a symetrický tvar, který poměrně přesně sleduje jižní polární kruh. Je charakteristická svým skalním štítem pokrytým ledovým příkrovem, v němž je uloženo asi 90 % antarktického ledu. Ledový příkrov, silný v průměru 2,3 kilometry a lokálně dosahující tloušťky až 5 kilometrů, pokrývá přibližně 98 % kontinentu (McGonigal a Woodworth 2005). Nezaledněné oblasti tvoří hlavně holá skála a tzv. nunataky (Yergeau 2008), což jsou skalnaté vrcholy hor vystupující z pevninského ledovce. Od západu k východu je na této straně Antarktidy jedenáct velkých „zemí“ (McGonigal a Woodworth 2005). Obr.1: Mapa Antarktidy (převzato z http://www.geos.ed.ac.uk/research/ICECAP/background)

5

Menší Západní Antarktida zahrnuje Antarktický poloostrov táhnoucí se směrem k Jižní Americe. Její pobřeží je více členitější (King a Turner 1997). Břehy Antarktidy omývají vody Atlantského, Indického a Tichého oceánu, respektive jejich okrajová moře. Rossovo a Weddellovo moře se na jihu Atlantského oceánu hluboce zařezávají do obvodu kontinentu (McGonigal a Woodworth 2005). Topografický předěl mezi Východní a Západní Antarktidou tvoří Transantarktické pohoří, které je také nejrozsáhnějším horským pásmem Antarktidy. Nejvyšším vrcholem Antarktidy je Vinson Massif (5440 m) nacházející se mezi Transantarktickým pohořím a Antarktickým poloostrovem (King a Turner 1997). Důležitou součástí Antarktidy jsou i subantarktické ostrovy, ležící jižně od polární fronty. Polární fronta se nachází mezi 40. a 60. stupněm jižní šířky a tvoří přechod mezi teplými subtropickými a chladnými polárními vodami. Mezi subantarktické ostrovy patří i ostrovy s chladným mírným klimatem, které se nacházejí severně od polární fronty, jako jsou Falklandy, Macquarieův ostrov, Kergueleny, Crozetovy ostrovy, atd. (McGonigal a Woodworth 2005).

1.2 Podnebí Antarktida je nehostinný kontinent s nejstudenějším a nejsušším podnebím na světě (Ruisi a kol. 2007). Jsou zde dokonce mnohem drsnější klimatické podmínky než v severských oblastech stejných zeměpisných šířek (Convey 2001). Klima jižní polokoule ovládají masivní oceány se svými proudy, které se táhnou přes rozsáhlé šířkové pásy a na podnebí mají skutečně hluboký vliv (McGonigal a Woodworth 2005). Nejnižší zaznamenaná teplota na Zemi -89,2 °C byla naměřena poblíž ruské stanice Vostok ve Východní Antarktidě. Ve vnitrozemí se zimní teploty pohybují mezi -40 °C až -80 °C, teploty u pobřeží mezi -15 °C až -35 °C. V létě mohou teploty na Antarktickém poloostrově dosáhnout až 15 °C, ve Východní Antarktidě se u pobřeží pohybují okolo 0 °C, ve vnitrozemí okolo -25 °C (McGonigal a Woodworth 2005). Antarktida se skládá z oblastí s různými klimatickými podmínkami. Podnebí Západní Antarktidy je obecně teplejší než podnebí Východní Antarktidy. Rozdíly existují i u Antarktického poloostrova, jehož východní část je chladnější a sušší než západní (Øvstedal a Lewis Smith 2001). Podle závěrů Turnera a kol. (2002) se západní část Antarktického poloostrova postupně otepluje, a to za desetiletí v průměru o 0,56 °C. Naopak Doran a kol. (2002) uvádí, že se celý kontinent ochlazuje. Antarktida je také největrnějším místem planety, přičemž nejsilnější větry panují 6

na

pobřeží.

Nízké

množstvím

srážek

je

způsobeno

chladným

vzduchem

nad kontinentem, který je příliš studený na to, aby se v něm udržela vodní pára. K suchému klimatu přispívá i vypařování vody do suché atmosféry, které značně převyšuje množství srážek. Příkladem mohou být Suchá údolí, kde spadne ročně jen několik centimetrů sněhu (McGonigal a Woodworth 2005). Zejména Suché údolí McMurdo v jižní části Viktoriiny země je považováno za území s nejextrémnějším podnebím na planetě (Ruisi a kol. 2007).

1.3 Biota Pokud jde o živočichy a rostliny, oblast Antarktidy lze rozdělit šířkově na tři zřetelné zóny:

1.3.1 Subantarktické ostrovy Vyskytují se zde všechny hlavní skupiny rostlin s výjimkou jehličnanů. Jsou zde také početní mikroskopičtí a jiní bezobratlý (McGonigal a Woodworth 2005).

1.3.2 Přímořská Antarktida Přímořská Antarktida zahrnuje Jižní Sandwichovy ostrovy, Jižní Shetlandské ostrovy a Jižní Orkneje, včetně západní části Antarktického poloostrova (Øvstedal a Lewis Smith 2001). Vegetace je složena hlavně z mechů a lišejníků (Yergeau 2008). Jsou známy pouze dva druhy cévnatých rostlin, které se vyskytují v západní části Antarktického poloostrova. Patří mezi ně antarktická tráva Deschampsia antarctica a bylina z čeledi hvozdíkovitých Colobanthus quitensis (Alberdi a kol. 2002). Jako všechna antarktická vegetace rostou i tyto rostliny velmi pomalu. V půdě a mezi kameny a vegetací žijí mikroskopičtí a větší bezobratlý. Suchozemští obralovci se sice rozmnožují na pobřeží, přesto ale žijí na moři (McGonigal a Woodworth 2005).

1.3.3 Kontinentální Antarktida Kontinentální Antarktida zahrnuje celý antarktický kontinent a ostrovy u pobřeží s výjimkou západní části Antarktického poloostrova (Øvstedal a Lewis Smith 2001). Pobřeží je vlhčí, teplotně méně extrémní a poskytuje větší druhovou rozmanitost než zbytek kontinentu. Ve vnitrozemí se rostliny vyskytují velmi výjimečně, a to na nezaledněných místech. Na některých vulkanicky zahřívaných oblastech Viktoriiny země mohou žít mechorosty. Kromě těchto oblastí jsou jedinými známými rostlinnými formami života kontinentální Antarktidy řasy, rostoucí na sněhu a ledu, a lišejníky. 7

V nezaledněných oblastech se nacházejí jezera, z nichž nejznámější jsou v Suchých údolích na jihu Viktoriiny země a ve Vestfoldské oáze ve Východní Antarktidě. V každém z jezer žije populace mikroorganizmů: zelené řasy, houby, prvoci, cyanobakterie a další prokaryota. Celý ledový příkrov obsahuje mikroskopické spory hub a další jednobuněčné organizmy (McGonigal a Woodworth 2005). Se stoupající zeměpisnou šířkou klesá rozmanitost a hojnost vegetace, počty druhů, množství biomasy, poměr země pokryté rostlinami i průměrný vzrůst rostlin. Tyto změny připomínají také měnící se srážkový gradient směrem od dobře zavlažovaných oblastí k aridním pouštím (McGonigal a Woodworth 2005). Množství a rozmanitost

mikroorganizmů

klesá

podél

šířkového

gradientu,

od

pobřeží

do kontinentální Antarktidy a dále se zvyšující se nadmořskou výškou (Ruisi a kol. 2007).

1.4 Obyvatelstvo Antarktida je jediným kontinentem, který nemá stálé obyvatelstvo. To tvoří jen příslušníci výzkumných vědeckých stanic, které jsou roztroušeny po celé pevnině. Největší

antarktická

základna

McMurdo

je

umístěna

na

Rossově

ostrově

u severozápadního okraje Rossova šelfového ledovce. Spojené státy zde v roce 1956 zahájily dlouhodobou výzkumnou operaci (McGonigal a Woodworth 2005). V severní části ostrova Jamese Rosse, poblíž Antarktického poloostrova, se nachází i česká vědecká stanice J.G. Mendla, na níž probíhá multidisciplinární výzkum nezaledněných částí ostrova. Podle mezinárodní úmluvy z roku 1959 nepatří Antarktida k žádnému státu, nesmí se těžit její nerostné bohatství a všechny státy ji mohou využívat, ale jen pro mírové účely.

8

2 Mikroskopické houby Antarktidy 2.1 Definice mikroskopických hub Houby jsou chemoheterotrofní eukaryotické organizmy, které nemohou růst bez přítomnosti organických zdrojů uhlíku. V přírodě se vyskytují v nejrůznějších substrátech, určité druhy hub mohou být patogenní pro člověka, zvířata, rostliny nebo hmyz (Klaban 2001). Mikroskopické

houby

(zkráceně

mikromycety)

tvoří

skupinu

hub,

jejichž vegetativní a rozmnožovací struktury lze nejlépe pozorovat pomocí mikroskopu. Jejich kolonie nebo porosty na kultivačních půdách nebo přírodních substrátech mohou však dosahovat makroskopické velikosti a být tedy dobře viditelné pouhým okem (Klaban 2001).

2.2 Taxonomický přehled mikroskopických hub Antarktidy Zástupci říše Chromista představují 0,6 % antarktické mykoflóry a většinou pocházejí z vodních biotopů. Dominantní skupinou (99,4 %) jsou druhy z říše Fungihouby (Onofri a kol. 2005b), které náležejí do oddělení Chytridiomycota, Ascomycota, Basidiomycota a Zygomycota (Onofri a kol. 2005a). Mikroskopické houby Antarktidy tvoří z 22,3 % kvasinky a ze 77,7 % vláknité houby. Anamorfní houby, které se rozmnožují pouze nepohlavně, zahrnují až 66,8 % celkového množství hub, tudíž je anamorfní stádium převažujícím životním cyklem pro houby žijící v Antarktidě (Onofri a kol. 2005a). Důvodem, proč se houby přestávají pohlavně rozmnožovat, je zkrácení životního cyklu a snížení metabolických výdajů, což je jedna z možných adaptací na nepříznivé podmínky (Ruisi a kol. 2007).

2.3 Rozšíření antarktických hub Mikroskopické houby se snadno šíří, kolonizují velké množství substrátů a odolávají i extrémním podmínkám prostředí. Díky svým vlastnostem jsou rozšířeny po celém světě (Ruisi a kol. 2007). Jednotlivé oblasti kontinentu poskytují vhodné podmínky pro přežití různým druhům vláknitých hub (Ruisi a kol. 2007). Rozmanitost hub je větší v přímořských oblastech Antarktidy než ve vnitrozemí (Yergeau 2008). Většina mikroskopických hub Antarktidy je kosmopolitních, patřících mezi druhy zanesené do Antarktidy z jiných oblastí. Řada z nich není schopna dalšího růstu, zatímco jiné jsou dobře přizpůsobeny 9

nepřízivým faktorům prostředí. Jedná se o druhy rychle fruktifikující, schopné ukončit svůj vývojový cyklus v krátkém čase antarktického léta. Pouze několik druhů patří mezi psychrofilní mikroorganizmy, které jsou schopny růstu a rozmnožování (Ruisi a kol. 2007). Onofri a kol. (2005a) ve své studii uvádí, že 25 druhů vláknitých hub je schopno aktivního růstu v kontinentální Antarktidě a nejméně 26 druhů hub patří mezi endemické organizmy Antarktidy.

2.4 Vztah k teplotě V Antarktidě převažují psychrotolerantní mezofilní druhy (Kerry 1990, Kostadinova a kol. 2009, Onofri a kol. 2004, Onofri a kol. 2005a, Zucconi a kol. 1996), které jsou schopné růst v širokém rozmezí teplot až do nuly. Převaha psychrotolerantních druhů je dána hlavně velkým kolísáním teplot v nezaledněných stanovištích, které vyžadují schopnost mikroorganizmů přežít v nestabilních podmínkách (Onofri a kol. 2004). Na toto poukázal i Baross a Morita (1978) u bakterií, kde byly psychrofilní bakterie výhradně izolovány ze stabilního chladného prostředí jako je například polární oceán, přičemž ve více teplotně nestabilních podmínkách suchozemské Antarktidy převládaly mezofilní psychrotolerantní druhy. Psychrofilové jsou definováni jako organizmy schopné růst při 0 °C a nižší, ale neschopné růst při teplotě vyšší než 20 °C, zatímco psychrotolerantní organizmy rostou při 0 °C a také při teplotě nad 20 °C (Cavicchioli a kol. 2002). Psychrofilní druhy mají optimální růstovou teplotu 12 °C až 20 °C. Optimální růstová teplota pro psychrotrofní a mezofilní druhy leží mezi 25 °C až 30 °C (Kostadinova a kol. 2009).

2.5 Stresové faktory prostředí Antarktida se vyznačuje kombinací extrémních podmínek prostředí, jako jsou nízká teplota, vysoká hodnota UV záření, silný vítr a nízká dostupnost vody a živin, které omezují život v těchto oblastech (Onofri a kol. 2005b). Je obvyklé, že současně na organizmy působí více stresových faktorů. Reakce antarktických hub na různé stresové podněty jsou podobné jako u hub v oblastech s mírným klimatem (Ruisi a kol. 2007). U mikroorganizmů žijících v tomto prostředí se vyvinuly různé morfologické a fyziologické adaptace (Onofri a kol. 2005b, Ruisi a kol. 2007). Organizmy žijící v Antarktidě se přizpůsobily ve svých enzymatických systémech, ve složení membrán a dokonce genů, což může být využito v biotechnologické praxi (Kostadinova a kol. 10

2009). Další usnadnění života antarktických hub představuje například život ve skalních výklencích, nepohlavní rozmnožování nebo tvorba různých ochranných látek (Ruisi a kol. 2007).

11

3 Diverzita antarktických hub v různých ekosystémech Diverzita antarktických hub je úzce spojena s rozložením rozdílných substrátů, jako jsou skály, led, voda, vegetace, ptačí trus a půda a rovněž s rozložením výzkumných stanic podél pobřeží, kde se nachází velké množství druhů, které kolonizují téměř všechna suchozemská prostředí Antarktidy (Arenz a kol. 2006, Del Frate a Caretta 1990, Ellis-Evans 1985, Kostadinova a kol. 2009, Marshall 1996, Patel 2006, Selbmann a kol. 2005, Tosi a kol. 2002).

3.1 Skály Kámen a skály tvoří hlavní substráty v antarktických pouštích (Nienow a Friedmann 1993). Holé skalní povrchy jsou obývány různými epilitickými a endolitickými mikroorganizmy. Houby osídlující kameny jsou děleny do dvou ekologických skupin: na půdní a epifytní hyfomycety a černé meristematické mikroskopické houby (Gorbushina a kol. 2005). Kromě endolitických společenstev rostoucích v horninách těsně pod pevným povrchem byly zaznamenány i méně častá hypolitická společenstva, která se vyskytují pod kameny (Cowan a kol. 2011), a chasmolitická společenstva rostoucí v puklinách skal (Pointing a kol. 2009).

3.1.1 Černé meristematické houby Tyto mikroskopické houby se vyskytují od rovníku po Antarktidu v prostředích, kde jsou vystaveny extrémním podmínkám. Některé z nich jsou oportunní patogeny člověka (Selbmann a kol. 2005). Druhy, které byly popsány z prostředí Antarktidy jsou endemické (Ruisi a kol. 2007). Jejich endemický původ dokládají značné odchylky sekvencí genomu od ostatních taxonů (Selbmann a kol. 2005). Meristematické houby rostou velmi pomalu, utvářejí černé kolonie květákovitého vzhledu a množí se izodiametrickým rozšířením a následným rozdělením buněk (Obr. 2). Vykazují meristematický růst a tvoří ve skále kompaktní mikrokolonie, proto jsou někdy nazývány „mikrokoloniálními“ houbami. Jejich typická morfologie jim umožňuje vydržet drsné podmínky (Gorbushina a kol. 2005). Vzhledem k tomu, že meristematickým houbám chybí jakékoli specializované struktury podporující jejich rozptyl, je přenos zprostředkován pasivně prachovými bouřemi (Selbmann a kol. 2005).

12

Obr. 2: Schéma vývoje meristematických hub, možnosti ontogenetického vývoje jsou vyznačeny čarami: (A) růst hyf, (B) pučení buněk, (C-D, F) izodiametrický růst, (E) unilaterální růst, (G, H) konidiogeneze (G) blastická (H) thalická, (I-K) rozpad vláken a buněk (I) rozpad vlákna na jednotlivé buňky (J) zvětšování buněk a klíčení (K) zvětšování buněk a mnohostranný rozpad (Selbmann a kol. 2005)

3.1.1.1 Suché údolí McMurdo Suché údolí McMurdo (nebo také Rossova poušť), nacházející se v jižní části Viktoriiny země ve Východní Antarktidě, tvoří svým podnebím nejextrémnější nezamrzající prostředí známé na Zemi (Onofri a kol. 2004). Po mikrobiálních rozborech půdy se myslelo, že zde není možná přítomnost jakýchkoli forem života (Horowitz a kol. 1972). Přesto byla v této oblasti později objevena kryptoendolitická společenstva mikroorganizmů kolonizující meziprostory porézních hornin, zpravidla pod skalní kůrou (Ruisi a kol. 2007).

3.1.1.2 Kryptoendolitická společenstva mikroorganizmů Antarktické

kryptoendolitické

mikroorganizmy

tvoří

velmi

jednoduchá

společenstva složená z několika druhů (Nienow a Friedmann 1993). Nejběžnější a dobře prostudované

jsou

společenstva

lišejníků,

která

obývají

porézní

pískovce

nebo vulkanickou horninu pegmatit a objevují se jako nápadná oblast tvořená rovnoběžnými a různě zbarvenými pásy, sahající do hloubky 10 mm pod skalní kůrou

13

(Onofri a kol. 2000). Pásy se skládají z černé zóny umístěné hned pod skalní kůrou, následuje bílá, zelená a někdy modrozelená zóna (Obr. 3) (Onofri a kol. 2004, Selbmann a kol. 2005). Hornina je v kolonizované zóně bezbarvá, neboť dochází k vymývání červenohnědého oxidu železitého v důsledku tvorby kyseliny šťavelové houbami (Onofri a kol. 2000). Černé meristematické houby tvoří součást společenstev lišejníků, přesto ale nejsou lichenizované. Jejich způsob výživy není zatím znám (Selbmann a kol. 2005). Obr. 3: Kryptoendolitická společenstva lišejníků obývající pískovce v Suchém údolí McMurdo, Antarktida (upraveno podle Ruisi a kol. 2007); typické rozdělení v substrátech kolonizovaných kryptoendolitickými společenstvy: (1) černá vrstva obývaná lichenizovanými a nelichenizovanými houbami, (2) bílá vrstva obývaná lichenizovanými houbami a lichenizovanými řasami, (3) zelená vrstva obývaná nelichenizovanými řasami a cyanobakteriemi, (4) typická červenohnědá vrstva oxidu železitého (Selbmann a kol. 2005)

2

3

1

4 10 mm mm

Antarktické černé meristematické houby mohou vstoupit do horniny již existujícími vzdušnými dutinkami a uvnitř mechanicky vytvořit další prostory (Selbmann a kol. 2005). Nápadným znakem mikrobiálního osídlení viditelného na povrchu skal je charakteristické biologické zvětrávání (Onofri a kol. 2004). Černé meristematické houby byly izolovány pouze ze společenstev lišejníků (Selbmann a kol. 2005). Tento specifický vztah k lišejníkům byl potvrzen i nálezy Sikaroodiho a kol. (2001).

3.1.1.3 Taxonomie černých meristematických hub Černé meristematické houby tvoří polyfyletickou skupinu askomycet zahrnující řády Capnodiales, Dothideales, Chaetothyriales a Pleosporales (Sterflinger a kol. 1999, 14

Selbmann a kol. 2008). Většina druhů černých meristematických hub Antarktidy se řadí k podtřídě Dothideomycetidae zahrnující v nedávné době nově identifikované rody Friedmanniomyces, Cryomyces, Recurvomyces a Elasticomyces (Selbmann a kol. 2005, 2008). Téměř všechny kryptoendolitické houby Antarktidy jsou psychrofilní, schopné růst v širokém rozmezí teplot, což naznačuje, že jsou schopné přežít v prostředí s velkými teplotními výkyvy. Jejich optimální růstová teplota je mnohem vyšší, než jaká je teplota jejich přirozeného prostředí. Schopnost růstu kolem 0 °C jim umožňuje růst během období největší fotosyntetické aktivity společenstva (Selbmann a kol. 2005). Rod Cryomyces Zvláštní morfologie rodu Cryomyces zdůrazňuje jejich vhodnost pro obývání extrémních prostředí. Tvoří velmi jednoduché, kvasinkám podobné struktury (monilioidní hyfy a meristematické mycelium) uvolňující jednobuněčné konidie rychle se měnící na silně melanizované tlustostěnné propagule, které jsou pravděpodobně více odolné vůči UV záření a dehydrataci (Obr. 4). Klíčení a tvorba vegetativního stádia je možná pouze během krátkého období antarktického léta. Optimální růstová teplota zástupců rodu Cryomyces je 15 °C až 20 °C. Tento rod zahrnuje pouze dva druhy Cryomyces antarcticus a Cryomyces minteri, oba izolované z Antarktidy (Selbmann a kol. 2005). Obr. 4: C. antarcticus, struktury připomínající kvasinky (upraveno podle Selbmann a kol. 2005)

10 μm _____

Rod Friedmanniomyces Tento

rod

je

zastoupen

druhy

15

Friedmanniomyces

endolithicus

a Friedmanniomyces simplex, které se vyskytují pouze na antarktickém kontinentu. Druhy rodu Friedmanniomyces jsou více rozšířeny než druhy rodu Cryomyces, a to pravděpodobně v důsledku přítomnosti účinnějšího mechanismu pro šíření. Rod Friedmanniomyces má velmi pomalý růst s optimální růstovou teplotou 10 °C až 15 °C. Jednotlivé druhy netvoří kvasinkám podobné struktury,

ale tvoří složitější

mnohobuněčné stélky (Obr. 5). Vysoce odolné propagule jako u rodu Cryomyces chybí, ale jejich nižší teplotní preference naznačují možnost dobrého přežití v extrémních podmínkách i přes nižší stupeň morfologického přizpůsobení (Selbmann a kol. 2005). Obr. 5: F. endolithicus, monilioidní větvené hyfy (upraveno podle Selbmann a kol. 2005)

10 _μm _

Rod Elasticomyces Rod Elasticomyces byl poprvé izolován z antarktických lišejníků, později byl nalezen také jako součást kryptoendolitických společenstev. Meristematické houby rodu Elasticomyces se zdají být obzvláště citlivé na oligotrofní prostředí skal. Lišejníky jim proto mohou sloužit jako dobré zdroje živin. Charakteristická je pro ně schopnost tvořit spojky (Obr. 6). Druhy rodu Elasticomyces rostou ve velkém rozsahu teplot (od 0 °C až do 25 °C), což jim umožňuje vydržet jak nízké teploty, tak i časté teplotní výkyvy, které jsou mnohem výraznější v epilitickém než endolitickém prostředí. Rod Elasticomyces je zastoupen jedním druhem Elasticomyces elasticus (Selbmann a kol. 2008). Obr. 6: E. elasticus, fragmenty hyf propojené spojkami (bílé šipky), (upraveno podle Selbmann a kol. 2008)

_______ 20 μm

16

Rod Recurvomyces Rod Recurvomyces byl izolován jako součást kryptoendolitických společenstev lišejníků v Antarktidě a je zastoupen pouze jedním doposud popsaným druhem Recurvomyces

mirabilis (Obr. 7). Rod Recurvomyces

ve středomořských

oblastech.

Důvodem

tohoto

byl

rozšíření

je

izolován

rovněž

tvorba

snadno

rozptýlitelných konidií, která není u černých meristematických hub obvyklá. Na rozdíl od rodu Elasticomyces není schopen růst při teplotě 25 °C (Selbmann a kol. 2008). Obr. 7: R. mirabilis, hyfy s rozvětvenými konidiofory tvořící přehrádkované konidie (upraveno podle Selbmann a kol. 2008)

10 μm

3.1.1.4 Strategie přežití Kryptoendolitické houby jsou nejvíce extromotolerantní houby na Zemi (Selbmann a kol. 2005). Vykazují některé typické vlastnosti, které jsou velmi důležité pro přežití a činí z nich trvalé obyvatele biofilmu skal v extrémních prostředích (Staley a kol. 1982). Účinnou ochranou jsou silné melanizované buněčné stěny, které houby chrání proti vyschnutí a negativním vlivům UV záření (Selbmann a kol. 2005). Meristematický růst může u některých druhů sloužit k ochraně proti UV záření, neboť zmenšuje povrch kolonií, na který dopadají sluneční paprsky a zároveň může být využit jako ochrana i proti jiným stresovým faktorům prostředí (Ruisi a kol. 2007, Selbmann a kol. 2005). Schopnost tvořit vnitrobuněčné kryoprotektanty, pravděpodobně polysacharidy, které jsou zapojeny do obranných procesů mikroorganizmů proti vysychání a střídání období zmrznutí-tání, je také vlastnost charakteristická pro černé meristematické houby. Extracelulární polymerní látky (EPS), vylučované houbami vně hyf nebo v okolí vícebuněčných konidií, chrání proti vyschnutí a umožňují lepší přichycení k substrátu 17

(Selbmann a kol. 2002, 2005). EPS mohou přispět i k vytvoření vhodnějších fyzikálních a chemických podmínek v mikrobiálním biofilmu (de los Rìos a kol. 2003). Meristematické houby jsou známé svou schopností reagovat na osmotický stres tvorbou glycerolu (Sterflinger 1998), proto jsou schopny vydržet i koncentraci 24 % NaCl v prostředí (Onofri a kol. 2007). Mykosporiny, nízkomolekulární ve vodě rozpustné molekuly pohlcující UV záření vlnové délky 310 a 320 nm, byly zjištěny u osmi kmenů, kde zastávaly jak ochrannou funkci proti nadměrnému UV záření, tak měly také vztah k možnému přežití, neexpanzivnímu růstu a dlouhověkosti hub (Gorbushina a kol. 2003, Oren a Gunde-Cimerman 2007, Sinha a kol. 2007). Další strategie přežití je schopnost produkovat antibiotické látky, které brání růstu fotobiontů (především řas) a přispívají k zachování vrstevnatosti společenstva (OcampoFriedmann a Friedmann 1993). Kryptoendolitické houby žijící v nezaledněných oblastech Viktoriiny země vykazují extrémní zjednodušení svých životních cyklů. Většina z nich není ani schopna tvořit anamorfní reprodukční struktury a rozmnožovací částice vznikají rozpadem monilioidních hyf, jak bylo popsáno u rodu Friedmanniomyces (Ruisi a kol. 2007). Rychlá expanze není nutná, neboť zde probíhá pouze malá soutěž s jinými druhy hub, vzhledem k nízké biologické rozmanitosti (Selbmann a kol. 2005). Kromě toho, jednoduchá morfologie a málo diferencované struktury přispívají k jejich schopnosti přežít ve stresovém prostředí (Onofri a kol. 2004).

3.1.1.5 Černé meristematické houby jako model exobiologie Exobiologie je obor studující možnosti života ve vesmíru. Pozornost byla dříve zaměřena na prokaryota, dnes se ale obrací na černé meristematické houby ze Suchého údolí McMurdo, které byly navrženy jako nejlepší eukaryotický model pro biologické zkoumání Marsu. Černé meristematické houby tvoří taxonomicky velmi heterogenní skupinu hub, která sdílí schopnosti obývat různá extrémní prostředí s nedostatkem vody a živin, vysokou slaností, vysokou hodnotou UV záření a také vysokou i nízkou teplotou. V současnosti probíhají testy na některých kmenech rodu Cryomyces, které se pokoušejí stanovit možnost dlouhodobého života ve vakuu, působení UV záření a také vesmírné radiace (Onofri a kol. 2007).

18

3.1.2 Hypolitická a chasmolitická společenstva hub Hypolitická společenstva jsou dělena do třech skupin podle kolonizujícího organizmu: hypolitická společenstva cyanobakterií (typ I), hub (typ II) a mechů (typ III). Nejčastějšími substráty jsou křemen nebo mramor vyskytující se v Suchém údolí McMurdo ve Východní Antarktidě. Prostředí pod těmito průsvitnými kameny obývají hypolitická společenstva hub (Obr. 8), která tvoří rozsáhlé sítě, sloužící ke stabilizaci půdy v okolí kolonizovaných hornin (Cowan a kol. 2011). Obr. 8: Vzorek hypolitických společenstev hub (upraveno podle Cowan a kol. 2011)

Pointing a kol. (2009) zkoumal mikrobiální diverzitu extrémně slaných polárních pouští. Do svých výsledků zahrnul i chasmolitická společenstva hub. Houby těchto společenstev

patří

do

tříd

Dothideomycetes

(Ascomycota),

Sordariomycetes

(Ascomycota) a Cystobasidiomycetes (Basidiomycota). Hypolitická a chasmolitická společenstva tvoří extrémně odolnou populaci Suchých údolí ve Východní Antarktidě.

3.2 Led Led představuje unikátní prostředí pro současné nebo minulé mikroorganizmy. Biologický materiál v ledovcích se skládá z pylu, fragmentů dřeva a bakteriálních a houbových spor (Patel 2006). Dříve se myslelo, že led slouží pouze jako médium pro konzervaci mikroorganizmů, současné objevy ale prokázaly, že je v různých typech ledu možný aktivní mikrobiální život (Gunde-Cimerman 2006, Ma a kol. 2000, Patel 2006, Willerslev a kol. 1999). Led obsahuje organizmy charakteristické pro polární oblasti, tak i v malé míře mikroorganizmy mírných a tropických prostředí, které byly do Antarktidy zaneseny vzdušnými proudy. Led může být považován za vynikající prostředí pro uchovávání mikroorganizmů a umožňuje studium jak současné, tak i minulé mikrobiální diverzity (Patel 2006). Mikrobiální společenstva ukrytá v ledu

19

po staletí poskytují důkaz o tom, že je život možný i na Marsu nebo na Jupiterově měsíci Europě (Skidmore a kol. 2000). Z ledu náhorní plošiny Východní Antarktidy pochází nejstarší nález vláknité houby rodu Penicillium, který měl stáří 38 600 let. Několik tisíc let staré byly i suchomilné druhy Eurotium repens a Penicillium chrysogenum (Abyzov 1993, Onofri a kol. 2004). Schopnost mikroorganizmů přežít v prostředí ledu je pravděpodobně způsobena “kryokonzervací”.

Kryogenní

procesy

chrání

mikroorganizmy

před

fyzikální

a chemickou degradací (Patel 2006). Struktura ledu naznačuje přítomnost kapalné vody kolem ledových krystalků. Vodní aktivita mikroorganizmů ve sněhu nebo v ledu je dominantním faktorem, který ovlivňuje mikrobiální růst. Některé houby s nízkou vodní aktivitou, které jsou dobře přizpůsobeny prostředí s vysokou koncentrací solí a nízkou teplotou, mohou led kolonizovat a růst na něm (Gunde-Cimerman a kol. 2003). Led v jezerech Antarktidy obsahuje mnoho houbových a jiných organizmů (Frisvad 2008). Žádný výzkum nebyl zatím proveden na přítomnost hub v mořském ledu. Stejně tak nebyly zatím houby objeveny ani v subglaciálním prostředí (GundeCimerman 2006). Analýzy sekvencí oblasti ITS (internal transcribed spacer) rDNA prokázaly

bohaté

zastoupení

hub

v

ledovcích.

Výzkum

probíhal

převážně

v kontinentální Antarktidě. Byly izolovány některé askomycety a basidiomycety. Askomycety

zahrnovaly

tři

druhy

penicilií:

Penicillium

commune,

Penicillium farinosum a P. chrysogenum, a také druh Togninia minima a rod Cladosporium.

Basidiomycety

byly

zastoupeny

druhem

Sporobolomyces

sp.

a kvasinkami rodu Rhodotorula (Patel 2006).

3.3 Voda Antarktida

má

pozoruhodnou

rozmanitost

jezer:

sladkovodní,

brakická,

meromiktická i hyperslanná. Dominantními organizmy jsou zde bakterie, prvoci a řasy (Laybourn-Parry 2002), důležitou složkou sladkovodních systémů jsou také houby (Vincent a Laybourn-Parry 2008). V antarktických jezerech jsou mikroorganizmy neustále vystaveny nízké teplotě, stejně jako nedostatku světla a živin (Laybourn-Parry 2002). Jezera přímořské Antarktidy mají obecně větší biologickou rozmanitost než jezera kontinentální Antarktidy, nicméně nižší biodiverzita poskytuje vhodný model pro studium vztahů mikroorganizmů v daném ekosystému. Mikrobiální diverzita 20

antarktických jezer je stále nedostatečně popsána (Vincent a Laybourn-Parry 2008). Ellis-Evans (1985) popisuje výskyt různých druhů hub ve sladkovodních jezerech na Jižních Orknejích. Z jezer bylo izolováno několik půdních hyfomycet, vodní hyfomycety izolovány nebyly. Všudypřítomné byly různé druhy penicilií a druhy Chrysosporium verrucosum a Chrysosporium pannorum, vyskytující se především v oblastech podléhajících značným biotickým vlivům (přítomnost ptáků a tuleňů). Dále zde byl nalezen jeden druh hyfochytriomycety (Hyphochytrium catenoides), pět druhů chytridiomycet (Catenophlyctis variabilis, Chytriomyces sp., Chytriomyces willoughbyi, Chytridium versatile a Rhizophydium sp.) a dva druhy oomycet (Aphanomyces sp. a Lagenidium giganteum). Druhy Chytriomyces sp. a Ch. willoughbyi parazitovaly na oogoniích druhu Aphanomyces sp., který byl rovněž často izolován. Kosmopolitní druhy Cladosporium cladosporioides a Ch. verrucosum byly izolovány z jezer, které byly obklopeny mechy. Další ojedinělé nálezy v přímořské Antarktidě tvořily druhy

Chloridium

sp.,

Gliocladium

sp.,

Mortierella

sp.,

Arthrobotrys

sp.

a Phlyctochytrium acuminatum. Vysoké množství vláknitých hub bylo v jezerech zaznamenáno v průběhu jara a léta, kdy dochází k oplachu okolní půdy a vegetace. Výskyt jednotlivých druhů může být sezónní, což znamená, že nejsou původními obyvateli jezer, ale jsou splavovány do jezer při jarním a letním tání ledovců (Ellis-Evans 1985). Také ptáci slouží jako zdroje inokula pro antarktická jezera (Vincent a Laybourn-Parry 2008). Z

jezer

(Phlyctochytrium

ve

Viktoriině

zemi

recurvastomum,

byly

izolovány

Rhizophydium

některé

proliferum,

chytridiomycety C.

variabilis

a Ch. versatile), oomycety (Pythium sp., Aphanomyces sp.) a zygomyceta rodu Mucor. Zatímco počet chytridiomycet byl velký, druhová diverzita byla velmi nízká (EllisEvans 1985). Rod Thelebolus, vyskytující se na ptačím trusu, byl také přítomen (Vincent a Laybourn-Parry 2008). D'Elia a kol. (2009) zaznamenal různé psychrotolerantní druhy hub žijící v jezeře Vostok ve Východní Antarktidě. Během projektu MICROMAT bylo z jedenácti antarktických jezer získáno 160 izolátů vláknitých hub, patřících do patnácti různých rodů, v nichž dominovaly kosmopolitní rody Penicillium, Aspergillus, Beauveria a Cladosporium (Brunati a kol. 2009).

3.4 Vzduch Antarktida je kontinent izolovaný od okolního světa. Přesto pobřežní oblasti, 21

které jsou v blízkosti na organizmy bohatých zdrojů, jako je Jižní Amerika, jsou zásobovány množstvím rozmnožovacích mikrobiálních částic. Důkazem toho je vysoká četnost kosmopolitních druhů ve většině těchto lokalit. Přenos propagulí na tak dlouhou vzdálenost je zprostředkován větrem nebo zvířaty (Ruisi a kol. 2007). Koncentrace spor ve vzduchu nad Antarktidou je mnohem nižší než v jiných částech světa. Koncentrace je velmi nízká během zimy, stoupá ale s příchodem léta (Marshall 1997). Mikrobiální částice se vyskytují v atmosféře jak nad přímořskou, tak i nad kontinentální Antarktidou (Marshall 1996). Marshall (1996) zaznamenal vysokou koncentraci houbových spor rodů Tetraploa a Sporormiella ve vzduchu nad Antarktidou, které se tam normálně nevyskytují. V přímořské Antarktidě byly chlamydospory nejčastějším typem rozmnožovacích částic hub. Konidie druhu Cladosporium sp. byly druhé nejčastější. Dále byly ve vzduchu nalezeny spory druhu Epicoccum sp., askospory a fragmenty hyf (Marshall 1997). Białasiewicz a Czarnecki (1999) provedli analýzu vzduchu na polární stanici Arctowski v přímořské Antarktidě. Izolovali 43 kmenů vláknitých hub řadících se do rodů: Penicillium (26 kmenů), Cladosporium (8 kmenů), Alternaria (2 kmeny), Rhizoctonia (2 kmeny), Scopulariopsis (2 kmeny), Botrytis (1 kmen), Aspergillus (1 kmen) a Sclerotinia (1 kmen). Zmíněné houby mohly pocházet z okolní půdy, přenos lidmi také není vyloučen. Singh a Agarwal (1998) sledovali populace mikroskopických hub v atmosféře nad Východní Antarktidou. Dominantním taxonem zde byl rod Penicillium, konkrétně druhy Penicillium olivicolor, Penicillium corylophilum, Penicillium viridicatum, Penicillium waksmanii, Penicillium camemberti a P. chrysogenum. Také byl detekován druh Fusarium oxysporum a Paecilomyces variotii. Optimální růstová teplota všech zjištěných druhů byla okolo 30 °C. Nejčastěji izolovanými rody z atmosféry jsou Penicillium a Cladosporium. Penicilia jsou všudypřítomná v půdě a rovněž ve vzduchu. Snadno se rozptylují pomocí různých mechanismů, neboť mají malé hydrofobní konidie (McRae a kol. 1999). Konidie rodu Cladosporium jsou zase nejčastějším typem vzdušné spory v mírných a tropických oblastech, kde tvoří 20 až 54 % celkového obsahu spor v atmosféře (Marshall 1997).

22

3.5 Vegetace Antarktická flóra se skládá pouze z několika druhů lišejníků, mechů, řas a cévnatých rostlin (Rosa a kol. 2009).

3.5.1 Cévnaté rostliny Pouze dvě cévnaté rostliny jsou součástí antarktického ekosystému. Patří mezi ně druhy Deschampsia antarctica (Poaceae) a Colobanthus quitensis (Caryophyllaceae) vyskytující se v severní a západní části Antarktického poloostrova. Obě rostliny jsou vysoce odolné vůči mrazu a suchu (Rosa a kol. 2009). Izolace mikroskopických hub byly prováděny na kořenech a listech obou rostlin (Rosa a kol. 2009, Rosa a kol. 2010, Upson a kol. 2009).

3.5.1.1 Colobanthus quitensis Druh C. quitensis vystupuje jako možný rezervoár dekompozičních, saprobních, fytopatogenních a endofytických hub, které mohou sloužit jako model pro ekologické studie a pro studium chování houbových společenstev v extrémních podmínkách prostředí (Rosa a kol. 2010). Endofytické houby žijí alespoň část svého života v buňkách nebo mezi buňkami rostlin a nezpůsobují očividné příznaky infekce. Endofytická společenstva hub spojená s rostlinou C. quitensis poskytují některé výhody pro zdraví této rostliny. Naopak rostlina nabízí houbám ochranné prostředí, které pomáhá endofytickým druhům odolávat extrémním podmínkám (Rosa a kol. 2010). Izolace endofytických hub byla provedena z listů. Identifikované houby se řadily do rodů Aspergillus (druh Aspergillus reptans), Entrophospora, Cadophora (druh Cadophora luteo-olivacea), Davidiella (druh Davidiella tassiana), Fusarium (druh Fusarium proliferatum), Geomyces (druh Geomyces pannorum), Gyoerffyella, Microdochium (druh Microdochium phragmitis), Mycocentrospora a Phaeosphaeria. Kosmopolitní D. tassiana (teleomorfa druhu Cladosporium herbarum) byla převládajícím druhem. Kromě endofytických druhů byly nalezeny fytopatogenní a dekompoziční druhy spojené se zdravými listy (Rosa a kol. 2010). Původ endofytických společenstev hub spojených s rostlinou C. quitensis je zatím neznámý. Pro vysvětlení jejich původu existují dvě hypotézy. První hypotéza předpokládá, že se endofytické houby dostaly do Antarktidy společně s rostlinou C. quitensis. Druhá se zakládá na předpokladu, že jsou endofytické houby původním 23

obyvatelem Antarktidy, který se časem přizpůsobil životu na novém substrátu (Rosa a kol. 2010).

3.5.1.2 Deschampsia antarctica Druh D. antarctica představuje jednu ze dvou cévnatých rostlin vyskytujících se na antarktickém kontinentě (Rosa a kol. 2009). Rody Alternaria (57,7 %) a Phaeosphaeria (19,2 %) byly nejčastěji zaznamenané mikroskopické houby na listech. Druhy rodu Alternaria jsou široce rozšířené saprofytní houby vyskytující se v půdě a na rozkládajícím se rostlinném materiálu. Některé jsou také patogenní nebo tvoří endofytická společenstva v mírných a tropických oblastech. Na listech rostliny D. antarctica se rovněž vyskytovaly dva mykorhizní druhy Entrophospora sp. (Rosa a kol. 2009) a Glomus antarcticum, který byl rovněž izolován z půdy v blízkosti kořenů rostliny (Cabello 1994). Černé endofytické houby spojené s kořeny rostlin se vyskytují hojně i ve studeném prostředí. Většina izolátů z rostlin C. quitensis a D. antarctica byla zařazena

do

řádu

Helotiales

(oddělení

Ascomycota),

konkrétně

druhy

Leptodontidium orchidicola, Rhizoscyphus ericae a rody Tapesia a Mollisia. Studie prokázala, že členové řádu Helotiales běžně kolonizují kořeny obou antarktických trav (Upson a kol. 2009). Taxonomicky se převážná část endofytických hub řadí k oddělení Ascomycota a jejich anamorfám. Většinu taxonů tvoří houby schopné produkovat melanin ve svých hyfách, který uděluje rezistenci vůči nízké teplotě a vysoké hodnotě UV záření. Výše uvedené studie podporují hypotézu, že nízká frekvence endofytických izolátů, stejně tak jako nízká diverzita hub, je způsobena extrémními podmínkami Antarktidy (Rosa a kol. 2009, 2010)

3.5.2 Mechy Mechy jsou jedním z mikrostanovišť bohatých na mikroskopické houby, obzvláště na psychrofilní původní druhy. Přesto převážnou část hub izolovaných z těchto substrátů tvoří kosmopolitní druhy (Tosi a kol. 2002). Mechy absorbují a zadržují velké množství vody. Některé houby potřebují ke svému životu vodu v kapalném stavu, zatímco jiné (xerotolerantní) houby přežívají i ve velmi suchém prostředí (McRae a Seppelt 1999). Studie prováděné McRaem a Seppeltem (1999) neprokázaly žádný vztah mezi obsahem vody v meších nebo 24

v okolní půdě a rozmanitostí hub. Předpokládá se, že rozmanitost vláknitých hub je více závislá na podmínkách prostředí než na dostupnosti vody (McRae a Seppelt 1999). Mikroskopické houby byly izolovány z mechů v kontinentální Antarktidě. Nejčastěji

zaznamenané

druhy

vláknitých

hub

byly:

C.

cladosporioides,

Mortierella antarctica, Geomyces pannorum var. pannorum, Cadophora malorum, Geomyces pannorum var. vinaceus, Phoma herbarum a Verticillium lecanii. P. herbarum byla nejčastěji izolovaným druhem, neboť dává přednost mechu jako hlavnímu nutričnímu substrátu. Dalšími izolovanými druhy byly: Conidiobolus sp., Chaetomium

gracile,

Aureobasidium

pullulans,

Penicillium

brevicompactum,

Penicillium minioluteum (Tosi a kol. 2002) a Arthrobotrys ferox (Sharma 2000). Většina izolovaných druhů měla optimální růstovou teplotu 15 °C až 24 °C. Druhy Ch. gracile a P. miniolutem, izolované z mechů rostoucích v blízkosti sopečných průduchů, měly optimální teplotu kolem 30 °C (Tosi a kol. 2002). Při dalším zkoumání antarktické mykoflóry rostoucí ve spojitosti s mechy byly nalezeny druhy Embellisia sp., Penicillium sp., Trichoderma sp. (Bradner a kol. 2000), Trichoderma viride, G. pannorum, Thelebolus microsporus, Mortierella minutissima, Penicillium solitum, P. corylophilum, P. commune (McRae a Seppelt 1999), Conidiobolus antarcticus (Tosi a kol. 2004), T. microsporus, zástupci rodů Phoma, Penicillium, Chrysosporium, a myceliální druhy hub bez fruktifikačního stádia (Azmi a Seppelt 1998). Druhy G. pannorum, P. corylophilum a P. commune byly nalezeny rovněž v okolní půdě (McRae a Seppelt 1999). Izolované houby mohly být součástí neparazitické bioty na povrchu listů nebo bylo spojení s mechy náhodné (McRae a Seppelt 1999). Hypotézu, že by mohlo být spojení náhodné, vyvrátily experimenty prováděné Bradnerem a kol. (2000), neboť Embellisia sp. rostla při kultivaci pouze na miskách naočkovaných mechem, což potvrzuje úzké spojení mezi houbami a mechy. Některé houby aktivně napadají mechy rostoucí v Antarktidě a vytvářejí skvrny na umírajících listech v mechovém koberci. Tyto houby způsobují nejenom rozpad mechového listu, ale také infekci celého mechového společenstva během rozkladného procesu. Odumřelá místa v mechovém porostu pak osídlují vyšší rostliny, jiné mechy nebo řasy a vytváří se zde nové ekologické niky. Přítomnost hub patogenních pro mechy byla zaznamenaná v kontinentální i přímořské Antarktidě. Mezi vláknité houby

parazitující

na

meších

patřily

druhy

Coleroa

turfosorum,

Thyronectria antarctica var. hyperantarctica, Bryosphaeria megaspora, Rhizopus sp., 25

Epibryon chorisodontii a rod Pythium (Hoshino a kol. 2001). Rod Phoma Rod Phoma je široce rozšířený a tvořený velkým množství druhů, které obývají různé ekologické niky. Druh P. herbarum byl izolován z půdy, vzduchu, trusu a peří ptáků (Aveskamp a kol. 2008) a také kosterních pozůstatků (Sharma 2000). Většinou se ale vyskytuje ve spojení s rostlinami (Aveskamp a kol. 2008). Druh P. herbarum je pravděpodobně původním druhem Antarktidy (Aveskamp a kol. 2008). Byla u něho zjištěna produkce exopolysacharidů, která je spojena se schopností prevence vůči poškození způsobené opakovaným zmrznutím-táním nebo jako obrana proti vyschnutí (Selbmann a kol. 2002). Hughes a kol. (2003) zaznamenali u antarktických kmenů P. herbarum tvorbu hnědého pigmentu, pravděpodobně melaninu.

3.5.3 Řasy Řasy představují podstatný zdroj mikroskopických hub izolovaných z moře, přičemž až jedna třetina všech známých vláknitých hub vyskytujících se u pobřeží využívá tento substrát (Loque a kol. 2009). Většina hub rostoucích ve spojení s řasami jsou askomycety (Loque a kol. 2009). Z řas byly často izolovány druhy Rhizopus stolonifer a T. microsporus, dále druhy rodu Aspergillus, Penicillium, Mortierella, Geomyces, Antarctomyces, Oidiodendron, Phaeosphaeria, Aureobasidium a myceliální typy hub bez fruktifikačního stádia (Azmi a Seppelt 1998, Loque a kol. 2009). Druh Antarctomyces psychrotrophicus je nejspíše endemickým druhem Antarktidy (Loque a kol. 2009).

3.5.4 Lišejníky Lišejníky jsou nejčastější typ vegetace na Antarktickém poloostrově. Nachází se na nich poměrně velké množství psychrofilních druhů, přesto se předpokládá, že více než se substrátem jsou houby spojené s různými klimatickými oblastmi kontinentu (Möller a Dreyfuss 1996). Lišejníky jsou také známé jako substrát pro nejrůznější obvykle dosti specifické houby (Möller a Gams 1993). Z jejich povrchu byly izolovány druhy Acremonium antarcticum, Acremonium psychrophilum (Sharma 2000), Acremonium butyri, Acremonium cerealis, Acremonium rutilum, Alternaria alternata, Chaetomium globusum, Phaeosphaeria eustoma, C. malorum, Chalara constricta, 26

Chaunopycnis

alba,

Phaeoseptoria

sp.

(Möller

a

Dreyfuss

1996),

Chaunopycnis ovalispora (Möller a Gams 1993), Aspergillus sp., Geomyces sp., Mortierella sp., T. microsporus a vláknité houby tvořící pouze sterilní mycelium bez fruktifikačního stádia (Azmi a Seppelt 1998).

3.6 Živočichové Z uhynulého tučňáka a okolní půdy v kontinentální Antarktidě byl izolován rod Pycnoporus coccineus (Onofri a kol. 2005b). Druh T. microsporus byl nalezen v respiračním traktu uhynulých chaluh. Jelikož se jedná o psychrofilní houbu, předpokládá se, že se spory tohoto druhu normálně nacházejí v průdušnici ptáků a po úhynu, kdy se také sníží tělesná teplota, začnou klíčit (Leotta a kol. 2002). V Antarktidě byl zaznamenán první výskyt houby druhu Neozygites sp., parazitující na roztočích druhu Alaskozetes antarcticus. Tento roztoč je běžným obyvatelem skal v celé přímořské Antarktidě. Houba Neozygites sp. obývá vnitřní prostředí hostitele až do konečného stádia infekce, kdy se následně odlučují od hostitele spory, které zůstávají přes zimu uloženy v zemi. Určit infekci touto houbou je poměrně těžké. Infekce se projeví například pigmentací krunýře infikovaného členovce (Bridge a Worland 2004). V přímořské Antarktidě bylo rovněž zaznamenáno několik taxonů predátorských hub, které žijí na meších nebo v půdě v okolí kvetoucích rostlin. Ačkoli počet izolátů byl malý, bylo objeveno několik spojení mezi nematofágními houbami a určitými druhy mechů. Predátorské houby hrají důležitou roli při přenosu energie a při kontrole množství populace hlístic v suchozemských ekosystémech přímořské Antarktidy. Nejrozšířenějšími

houbami

lovícími

hlístice

jsou

hyfomycety

druhů

Monacrosporium ellipsosporum, Monacrosporium cionopagum a Dactylaria gracilis. U těchto hub byly zaznamenány rozdílné strategie lovu, přičemž tvorba trojrozměrných sítí hyf byla velmi vzácná. Na meších a v okolní půdě se vyskytuje rovněž několik taxonů hub parazitujících uvnitř hlístic. Harposporium anguillulae byl nejčastěji zaznamenaným endozoickým druhem. Dále se s menší četností vyskytoval druh Meria coniospora (Gray a kol. 1982). Rod Arthrobotrys Druh Arthrobotrys tortor je vysoce aktivní, hlístice lovící houba, izolovaná z mechů. Při testech na produkci kolagenázy se ukázalo, že antarktický druh A. tortor

27

tvoří až třikrát více kolagenázy než ostatní druhy. Kolagenáza je proteáza schopná rozkládat kolagen a usuzuje se, že tvorba kolagenázy u nematofágních kmenů je blízce spojena s jejich virulencí (Tosi a kol. 2001). Z kontinentální Antarktidy pochází nález druhu A. ferox, který byl izolován z mechů a okolní půdy (Sharma 2000). Tato nemelanizovaná chvostoskoky lovící houba může tvořit karotenoidy a mykosporiny, které ji chrání proti UV záření (Ruisi a kol. 2007). Větší schopnost antarktických hub tolerovat UV záření byla prokázána srovnáním antarktického kmene A. ferox a evropského kmene Arthrobotrys oligospora, přičemž testy prokázaly vyšší citlivost druhu A. oligospora (Zucconi a kol. 2002). Druh A. oligospora byl rovněž izolován z půdy Antarktidy. Tato houba chytá hlístice použitím polymerů umístěných na speciálních hyfách, které tvoří trojrozměrnou síť. Pro záchyt a znehybnění hlístice jsou použity také extracelulární proteázy (Tosi a kol. 2001). Z půd Antarktického poloostrova byla rovněž izolovaná nematofágní houba Arthrobotrys robusta (Tosi a kol. 2001).

3.7 Půda Převážná část Antarktidy je pokryta ledem. Nezaledněné oblasti se nacházejí u pobřeží a ojediněle ve vnitrozemí (Vlasov a kol. 2005). Mikroorganizmy jsou dominantní složkou půdy Antarktidy (Yergeau 2008), což je dáno jejich vyšší schopností přizpůsobit se nepříznivým podmínkách prostředí (Ruisi a kol. 2007). Na rozdíl od mírných oblastí, kde v půdě převažují vláknité houby, v půdě a permafrostu Antarktidy dominují kvasinky (Gunde-Cimerman 2006). Důležitými stresovými faktory, které na půdní mikroorganizmy působí, jsou nízká teplota a nízká dostupnost kapalné vody (Yeargau 2008). UV záření má velký vliv na složení půdních hub Antarktidy, neboť jeho zvýšená hodnota zvýhodňuje mezofilní druhy (Tosi a kol. 2005). Výskyt vláknitých hub je úzce spojen s půdami s vyšším pH a půdní vlhkostí. Toto spojení neplatí pro kvasinky, které osídlují širší spektrum biotopů (Connell a kol. 2006). Blízkost ledovce je rovněž důležitým faktorem, který ovlivňuje přísun živin do půdních ekosystémů (Marshall 1998). V půdách Antarktidy převládají kosmopolitní psychrotolerantní druhy, méně druhů je psychrofilních. Ojedinělé nálezy svědčí o přítomnosti termotolerantních a termofilních druhů (Zucconi a kol. 1996).

28

3.7.1 Permafrost Permafrost pokrývá asi 20 % zemského povrchu. Tato trvale zmrzlá půda, obsahující také kapalnou vodu, může být domovem mnoha mikroorganizmů. Z permafrostu byly izolovány bakterie, cyanobakterie, zelené řasy, kvasinky a vláknité houby (Gunde-Cimerman 2006). Biologické rozmanitosti antarktického permafrostu nebyla dříve věnována dostatečná pozornost, která se spíše zaměřovala na studium organizmů v ledu. Přesto je ale permafrost unikátním prostředím pro studium mikrobiální diverzity, neboť je stabilnější, starší a je osídlen větším množstvím mikroorganizmů než led. V budoucnu se uvažuje o využití permafrostu jako dalšího modelu pro exobiologické studie (Gilichinsky a kol. 2007).

3.7.2 Minerální půdy Antarktické půdy jsou složeny hlavně z písku a štěrku, ačkoli v některých oblastech dochází k hromadění organického materiálu v důsledku přítomnosti ptáků (ornitogenní půdy) nebo vegetace (Ellis 1980). Tyto oblasti poskytují výhodnější podmínky pro vývoj mikroskopických hub než minerální půdy (Tosi a kol. 2005). Nejvíce hub se však vyskytuje v místech poznamenaných lidskou činností (Azmi a Seppelt 1998). Z půdy přímořské Antarktidy byly izolovány vláknité houby patřící do rodů Cladosporium, Alternaria, Aspergillus, Penicillium, Lecanicillium, Botrytis, Geomyces, Monodictys a Rhizopus (Kostadinova a kol. 2009). Z půdy kontinentální Antarktidy byly nejčastěji izolovány kosmopolitní rody Aspergillus, Geomyces, Penicillium, Phoma a Thelebolus (Azmi a Seppelt 1996, Del Frate a Caretta 1990, Negoita a kol. 2001, Onofri a kol. 2000, Singh a kol. 2006), zahrnující druhy Aspergillus nidulans, G. pannorum, P. herbarum, T. microsporus (Azmi a Seppelt 1996, Del Frate a Caretta 1990, Onofri a kol. 2000), P. brevicompactum, P. chrysogenum a Penicillium cyclopium (Azmi a Seppelt 1998, Fletcher a kol. 1985). Kromě nejčastěji izolovaných druhů vláknitých hub byly identifikovány také druhy Ascobolus stercorarius, Leptosphaerulina trifolii, Microdochium bolleyi, Ulocladium chartarum, Scolecobasidium salinum, M. antarctica (Arenz a kol. 2006), A. alternata,

Nectria

Mortierella gamsii,

peziza

(Azmi

Acremonium

a

Seppelt

1996),

Chrysosporium

crotocinigenum

(Azmi

a

29

Seppelt

sp.,

1998),

Chaunopycnis sp., Nematoctonus robustus, Phaeosphaeria sp. (Connell a kol. 2006), Acremonium strictum, Verticillium sp., Paecilomyces farinosus (Del Frate a Caretta 1990),

C.

herbarum,

Sporothrix

ramosissima

(Fletcher

a

kol.

1985),

Lecythophora lignicola, Dicyma olivacea (Onofri a kol. 2000) a další zástupci rodů Alternaria, Polyscitalum, Rhinocladium, Verticillium a Chaetomium (Negoita a kol. 2001). Psychrofilní druhy rodů Acremonium, Cladosporium, Fusarium a Trichoderma izolované z půdy Antarktidy se liší od svých mezofilních druhů jedinečným charakterem mycelia. U druhů izolovaných z antarktické půdy se kromě chlamydospor vyskytují četné vmezeřené, zduřené, tlustostěnné buňky tvořící nápadné myceliální provazce (Singh a kol. 2006). Zucconi a kol. (1996) testovali odolnost antarktických půdních hub na různé teploty. Výsledky ukázaly, že z testovaných izolátů byl pouze jeden druh termotolerantní,

několik

málo

druhů

bylo

psychrofilních

a

převažovaly

psychrotolerantní druhy.

3.7.3 Půdy pokryté vegetací Houby jsou hlavními rozkladači organického materiálu v antarktické půdě (Yergeau 2008). Vláknité houby izolované z půdy přímořské Antarktidy, která byla pokryta

vegetací,

zahrnovaly

Mortierella elongata

druhy

(Weinstein

Penicillium canescens,

a

Penicillium

Humicola kol.

marvinii,

2000),

caseicola,

G.

pannorum,

Aspergillus

Penicillium

terreus,

lanosoviride,

Penicillium striatum, Pythium ultimum, T. viride, Trichoderma koningii (Vlasov a kol. 2005),

saprofytické

druhy

Phaeosphaeria

sp.,

Coniochaeta

ligniaria,

Cochliobolus heliconiae a lichenizovaný rod Caloplaca (Fell a kol. 2006). Půdy

s

pro termofilní

dostatkem houby.

V

organického Antarktidě

materiálu byly

poskytují

zaznamenány

vhodné termofilní

prostředí druhy

Myceliophthora thermophila, Thermomyces lanuginosus a termotolerantní druhy Aspergillus fumigatus a Ch. gracile. Bohužel neexistují žádné důkazy, že by tyto houby aktivně rostly v antarktických podmínkách a nacházejí se nejspíše v půdě pouze v životaschopném stavu (Ellis 1980).

3.7.4 Ornitogenní půdy Ornitogenní půdy dostávají velký přísun živin z hnízdišť ptáků, který je mnohem významnější než třeba v případě vegetace (McRae a kol. 1999). Oblast přímořské

30

Antarktidy a pobřeží kontinentální Antarktidy je charakteristické přítomností ptáků, kteří výrazně přispívají k vysokému obsahu fosfátů a dusičnanů v půdě (Onofri a kol. 2005b). Výskyt hub je vyšší v půdách poblíž ptačích kolonií než v minerálních půdách. Rozdíl je pravděpodobně způsoben přísunem živin z ptačích exkrementů (Tosi a kol. 2005). Ptáci mohou vystupovat jako přenašeči mikroorganizmů mezi Antarktidou a severnějšími oblastmi (Marshall 1998). Některé druhy hub se vyznačují vysokým stupněm specificity vůči svému hostiteli. Výskyt konkrétních druhů hub na konkrétních druzích ptáků může být způsoben tolerancí k určitým povrchovým tukům na ptačím peří (Del Frate a Caretta 1990). Na subantarktických ostrovech je mnoho druhů hub specifických k určitému hostiteli. Toto neplatí pro kontinentální Antarktidu, kde nejsou jednotlivé druhy tolik specializované a mají větší schopnost přizpůsobit se (Azmi a Seppelt 1998). Spojením „keratinofilní houby“ jsou souhrnně označovány všechny druhy hub běžně izolované ze substrátů obsahujících keratin (Kunert 2000). Vyskytují se převážně v prostředí ovlivněném přítomností rostlin, zvířat nebo člověka (Marshall 1998). Nejčastěji izolovanou keratinofilní houbou Antarktidy je druh G. pannorum (synonymum Ch. pannorum), který se hojně vyskytuje na mnoha místech Antarktidy a je považován za původní druh (Arenz a kol. 2010). Rod Penicillium je velmi důležitý dekompozitor organického materiálu, hojně rozšířený v antarktických půdách. Penicilia se vyskytují v oblastech, které jsou ovlivněny přítomností ptáků (McRae a kol. 1999), neboť jsou dobře přizpůsobeny životu v bohatých substrátech. Rod Penicillium je také vysoce tolerantní k pH, vodivosti a slanosti půdy (Pitt a Hocking 1997). Ve studii prováděné McRaem a kol. (1999) bylo v kontinentální Antarktidě izolováno sedm druhů penicilií: Penicillium palitans, Penicillium aurantiogriseum, P. chrysogenum, P. corylophilum, P. commune, P. solitum a nový druh Penicillium antarcticum. Ze vzorků ledu bylo zjištěno, že penicilia obývají Antarktidu už 38 000 let. Přesto ale není jisté, zdali jsou schopny aktivního růstu v antarktických podmínkách (McRae a kol. 1999). Z ornitogenních půd byly izolovány druhy G. pannorum, T. microsporus, P. herbarum, Trichophyton terrestre, C. malorum, Cadophora fastigiata, C. herbarum, P. farinosus, L. lignicola, Ascotricha erinacea, Penicillium expansum, P. palitans, A. crotocinigenum, A. strictum, R. stolonifer, A. nidulans, N. peziza, dále zástupci rodů Alternaria, Chrysosporium, Dicyma, Epicoccum, Mortierella a myceliální typy hub 31

bez fruktifikačních orgánů (Azmi a Seppelt 1998, Del Frate a Caretta 1990, Marshall 1998, Onofri a kol. 2000, Sharma 2000, Tosi a kol. 2005). Ve vzorcích peří a trusu buřňáků byly objeveny termofilní houby Scytalidium thermophilum a T. lanuginosus (Del Frate a Caretta 1990). V půdách obsahujících guáno (nahromaděný trus mořských ptáků) je rozmanitost vláknitých hub nízká, avšak v přilehlých eutrofních půdách je mnohem větší (Azmi a Seppelt 1998). Důvodem může být přítomnost kyseliny akrylové v půdě, kterou obsahují například exkrementy tučňáků (Fletcher a kol. 1985).

3.7.5 Půdy ovlivněné lidskou činností Četnost výskytu mikroskopických hub je často spojena s různými biotickými vlivy. Značný nárůst v rozmanitosti hub byl zaznamenán v oblastech ovlivněných lidskou činností. V Antarktidě vzrůstá počet výzkumných stanic, s čímž je spojen i nárůst počtu lidí v antarktickém regionu. Také turismus do těchto oblastí je stále populárnější. Tyto okolnosti mají čím dál větší dopad na rozmanitost mikroskopických hub Antarktidy (Azmi a Seppelt 1998). V půdách ovlivněných lidskou činností dochází k nárůstu počtu druhů hub, neboť lidská činnost způsobuje příliv exotických hub do antarktického prostředí. Dominantním taxonem kontaminovaných půd je rod Penicillium (druhy P. commune, P. corylophilum, Penicillium hirsutum a Penicillium roquefortii). Dalšími vláknitými houbami izolovanými z kontaminovaných půd jsou druhy A. alternata, Botrytis cinerea, T. microsporus, P. herbarum, G. pannorum, Mortierella sp., Cladosporium sp., Diplodia

sp.,

F.

oxysporum,

Geotrichum

sp.,

Sclerotinia

sclerotiorum,

Trichoderma harzianum a Trichoderma pseudokoningii (Azmi a Seppelt 1998). Ze vzorků půd odebraných v blízkém okolí výzkumných stanic ve Východní Antarktidě byly izolovány rody Cladosporium, Chrysosporium, Acremonium, Phoma, Aureobasidium a Trichoderma. Ze vzdálenějších půd pak byl izolován pouze rod Verticillium (Line 1988). Další studie prokázala přítomnost druhů Epicoccum nigrum, C. cladosporioides a rodu Cadophora (Arenz a kol. 2006). Kolem vědeckých stanic se vyskytuje většina palivových zbytků. Přítomnost uhlovodíků v půdách způsobuje změnu ve výskytu jednotlivých rodů vláknitých hub. Rod Geomyces je za normálních podmínek dominantním rodem v antarktických půdách, nicméně v půdách znečištěných olejem převažuje rod Cadophora (Aislabie a kol. 2001). Hughes a kol. (2007) testovali, zdali jsou houby odolné vůči přítomnosti 32

uhlovodíků v půdě. Houby izolované z půdy přímořské Antarktidy byly druhy Mollisia sp., P. commune, Mortierella sp., Trichoderma sp. a T. koningii. Výsledky byly překvapující. Půda obsahovala bakterie a houby odolné vůči přítomnosti uhlovodíků, dokonce zástupci rodu Mortierella dokázaly uhlovodíky rozkládat a metabolizovat. Ve zbytcích oleje byl také nalezen druh Hormoconis resinae (Sharma 2000). Houby mohou hrát důležitou roli v rozkladu uhlovodíků. Snížená hladina dusičnanů a pH v některých půdách může být způsobena růstem organizmů degradujících uhlovodíky. Studie prokázaly, že uhlovodíků v antarktických půdách mohou sloužit jako substrát pro mikrobiální růst (Aislabie a kol. 2001).

3.8 Dřevo První objevitelé Antarktidy dováželi dřevo a jiné nástroje, aby v Antarktidě přežili. Přivezení dřeva poskytlo nové zdroje výživy pro původní houby Antarktidy nebo pro ty, které byly přivezeny s materiálem a přizpůsobily se zdejším podmínkám. Historické chaty poskytují unikátní prostředí a nutriční substrát pro antarktické houby. Ze dřeva chaty byly izolovány původní i dovezené druhy hub (Duncan a kol. 2006). Předpokládá se, že v důsledku lidského vlivu došlo dokonce k vývoji nových druhů (Vincent 2000). Je známo, že mnoho mikroorganizmů je schopno rozkládat celulózu prostřednictvím celuláz. Endoglukanáza je celuláza katalyzující hydrolýzu celulózy. Endemické druhy Antarktidy, které předtím nevyužívali dřevo jako substrát, se přizpůsobily životu na něm a objevila se u nich i tvorba tohoto enzymu (Duncan a kol. 2006). Při experimentu provedeném Arenzem a kol. (2010) se sledoval vliv neobvyklých substrátů (dřevo a celulóza) na množství jednotek tvořících kolonie (CFU) a rozmanitost vláknitých hub. Nejhojnější zastoupení (založeno na množství CFU) jak v přímořské tak kontinentální Antarktidě měly rody Geomyces a Cadophora, které jsou pravděpodobně i původní vzhledem k jejich rozšíření po celém kontinentu. Zjistilo se, že přítomnost různých substrátu ovlivňuje četnost půdních hub více než jiné faktory. Značný nárůst počtu CFU u původních antarktických druhů při kontaktu se dřevem naznačuje, že jsou tyto houby omezeny hlavně v dostupnosti živin v jejich původním půdním prostředí. Dřevěné chaty a podobný materiál je obýván a degradován vláknitými houbami, zahrnujícími rody Cadophora (druhy C. malorum, C. luteo-olivacea, C. fastigiata,), 33

Cladosporium (druh C. cladosporioides), Hormonema (druh Hormonema dematioides), Penicillium (druhy Penicillium echinulatum, P. expansum, P. roquefortii), Fusarium, Geomyces, Lecythophora (Arenz a kol. 2006, Duncan a kol. 2006, Held a kol. 2006), Dacrymyces a Exidia (Sharma 2000). Stejné rody se vyskytují i v okolní půdě a v menší míře ve vzdálenějších lokalitách. Druhy izolované s nižší frekvencí jsou Ascobolus denudatus, A. pullulans, Exophiala spinifera, Monodictys castaneae, Paecilomyces

inflatus,

Pseudeurotium

desertorum,

a Sporobolomyces symmetricus (Arenz a kol. 2006).

34

Sarea

difformis

4 Izolace a identifikace mikroskopických hub K izolaci mikroskopických hub se ve většině studií využívají konvenční kultivační techniky (Kostadinova a kol. 2009) mezi něž patří: (1) přímý výsev vzorku (např. půdních částic a rostlinných zbytků) na povrch média nebo (2) roztěr suspenze (vzorek : sterilní voda v různém poměru) na povrch živného média (zřeďovací metoda) (Vlasov a kol. 2005). Kromě kultivačních technik lze diverzitu antarktických mikroorganizmů stanovit pomocí molekulárních technik, které využívají genetický materiál organizmů jako prostředek identifikace (Singh a kol. 2006). Výhodou molekulárních metod je jejich možné využití u nekultivovatelných mikroorganizmů (Patel 2006). Identifikace vláknitých hub je založena na hodnocení mikroskopických a makroskopických

morfologických

znaků

získaných

za

použití

vhodného

identifikačního média, přípravou nativního preparátu nebo mikrokultury (Kostadinova a kol. 2009). Houby polárních oblastí vykazují za různých podmínek (teplota, pH a typ živného média) různou morfologii, což je činí obtížně identifikovatelné pouze pomocí světelné mikroskopie (Singh a kol. 2006). V řadě studií jsou proto k identifikaci využívány molekulárně biologické metody založené na sekvenaci DNA vláknitých hub. Sekvence genu pro 18S rRNA (SSU) a 28S rRNA (LSU) jsou používány pro studium fylogenetické příslušnosti k vyšším taxonomickým jednotkám, pro druhovou identifikaci jsou využívány sekvence oblasti ITS, která je vmezeřená mezi geny SSU a LSU (Crous a kol. 2009). Pro získání přesnějších výsledků identifikace je vhodné použít kombinace obou uvedených přístupů (Arenz a kol. 2006).

4.1 Meristematické houby K izolaci černých meristematických hub byla použita technika přímého výsevu hornin na Petriho misku s živným médiem a následnou kultivací při teplotě 10 °C nebo 15 °C po dobu několika měsíců (Hughes a kol. 2003, Selbmann a kol. 2002). K izolaci meristematických hub musí být použita selektivní média, aby se zabránilo přerůstání rychle rostoucími houbami, např. dichloranový agar s bengálskou červení a chloramfenikolem (DRBC). Černé meristematické houby jsou schopné růst na různých živných médiích, většina z nich má redukovaný růst nebo neroste na syntetických médiích (např. Czapek-Dox agar), pravděpodobně kvůli nedostatku některého důležitého růstového faktoru (Onofri a kol. 2007). Taxonomicko35

fylogenetická pozice meristematických antarktických hub je zkoumána pomocí sekvenování genu pro 18S rRNA (SSU) a oblasti ITS v kombinaci se studiem morfologie a fyziologie (Selbmann a kol. 2002).

4.2 Vzduch První metody sběru vzorků ze vzduch byly prováděny usazováním vláknitých hub nebo jejich rozmnožovacích částí na povrch otevřených Petriho misek s živným médiem. Spad rozmnožovacích částic na Petriho misky nebo na lepkavá sklíčka je stále dominantní metodou izolace mikroskopických hub ze vzduchu (Marshall 1997). Izolace mikroskopických hub ze vzduch byla rovněž prováděna pomocí vzorkovače Rotorod. Po získání čisté kultury byly vláknité houby přeočkovány na agar se sladinovým extraktem (MEA) za účelem následné identifikace (Marshall 1997, 1998).

4.3 Voda K izolaci mikroskopických hub z jezer Antarktidy bylo použito několik kultivačních technik. Vzorky byly odebrány do sterilních plastových nádob a udržovány při teplotě 1 °C až 4 °C. Byla testována různá kultivační média, přičemž největší četnost a druhová rozmanitost mikroskopických hub byla zaznamenána na Sabouraudově dextrózovém agaru (SDA) a sladinovém agaru. Tato média byla obohacena propionátem sodným, aby se zabránilo nadměrnému růstu kolonií mikroskopických hub, a aureomycinem, který zastával funkci baktericidu. Pro vodní mikroskopické houby, které preferovaly osmoticky aktivní médium, byl použit kukuřičný agar (CMA). Kromě izolační techniky roztěrem vzorku na povrch živného média byla použita i technika izolace pomocí návnady. Do Petriho misek s rozetřeným vzorkem byla přidána návnada, kterou představovaly chitinové kuličky, celofán, křídla hmyzu, konopná zrna, hadí kůže nebo planktonní řasy (Ellis-Evans 1985). Výsledky ukázaly, že rozetření vzorku po povrchu média je vysoce selektivní pouze pro hyfomycety, zatímco technika izolace pomocí návnady posloužila k odhalení přítomnosti parazitických chytridiomycet. Z výsledků je zřejmé, že žádná jednotlivá metoda nemůže postihnout celou rozmanitost dané populace v ekosystému (Ellis-Evans 1985).

36

4.4 Led Pro izolaci xerotolerantních a halofilních hub ze sněhu byla použita živná média s vyšší koncentrací solí nebo cukru a nízkou vodní aktivitou, která poskytují selektivní výhodu pro tyto mikroorganizmy (Gunde-Cimerman a kol. 2003). Při izolaci se obvykle smíchá rozpuštěný led se sterilní vodou a vzniklý roztok se rozetře po povrchu živného média a inkubuje se při různých teplotách několik týdnů. Jednotlivé kolonie mikroskopických

hub

jsou

následně

přeočkovány

k

získání

čisté

kultury

a identifikovány (Gunde-Cimerman a kol. 2003, Ma a kol. 2000).

4.5 Vegetace Rosa a kol. (2009, 2010) prováděli izolace endofytických druhů hub z listů cévnatých rostlin Antarktidy. Listy byly nařezány na malé části a povrchově sterilizovány ponořením do ethanolu a hypochloridu sodného. Fragmenty listů byly následně položeny na Petriho misku s bramborovo-dextrózovým agarem (PDA) obohaceným chloramfenikolem a inkubovány 60 dní při teplotě 18 °C. Většina endofytických druhů hub na běžným médiích (PDA, CMA, MEA a SDA) nesporulovala, proto byly identifikovány na základě analýzy sekvencí oblasti ITS rDNA. Izolace mikroskopických hub z mechů byla prováděna dvěma způsoby. Tosi a kol. (2002) položili části mechů na povrch živného média s přídavkem antibiotik. McRae a kol. (1999) připravili suspenzi vzorku mechu a sterilní vody, kterou následně rozetřeli po povrchu živného média. Petriho misky byly umístěny do plastových sáčků, které je chránily před vyschnutím. Oba způsoby izolace kombinovaly velké množství živných médií a teplot. Jednotlivé kolonie mikroskopických hub byly přeočkovány na PDA a následně identifikovány (Bradner a kol. 2000, McRae a kol. 1999).

4.6 Půda a jiné substráty Izolace keratinofilních, mezofilních a koprofilních hub z půdy, exkrementů a ptačího peří byla provedena metodou izolace pomocí návnady, kultivací ve vlhké komůrce a zřeďovací metodou (Del Frate a Caretta 1990). Metoda izolace pomocí návnady, kterou představovaly vlasy, byla použita pro izolaci keratinofilních hub ze vzorků půdy, ptačího peří a ptačích a tuleních exkrementů. Vzorky půdy a exkrementů byly rozetřeny po povrchu Sabouraudova

37

a Emersonova agaru s přídavkem antibiotik. Peří bylo rozprostřeno volně na povrch média. Na takto připravenou Petriho misku se následně položila návnada, často koňský nebo lidský vlas (Del Frate a Caretta 1990). Koprofilní houby z exkrementů byly izolovány pomocí kultivace ve vlhké komůrce. Vzorek exkrementu byl položen na sterilní filtrační papír zvlhčený sterilní vodou. Inkubace ve vlhké komůrce probíhala několik měsíců. Izolace ostatních mikroskopických hub z půdy a exkrementů byla provedena použitím zřeďovací techniky. Tato metoda byla obzvláště výhodná pro izolaci kvasinek a rodů Phoma a Thelebolus (Del Frate a Caretta 1990). Zřeďovací technika je široce používaná ke stanovení množství kultivovatelných mikroorganizmů v půdě. Metoda je založena na principu úplného rozptýlení buněk v suspenzi a následná ředění zajistí růst jednotlivých kolonií, které jsou snadno počitatelné (Singh a kol. 2006). Provedení spočívá v rozetření určitého objemu suspenze půdy s vodou po povrchu Petriho misky. K izolaci se používají různá živná média s přídavkem antibiotik (Azmi a Seppelt 1998, Arenz a kol. 2006, Del Frate a Caretta 1990, Kostadinova a kol. 2009, Singh a kol. 2006, Tosi a kol. 2005). Většina studií volně žijících mikroskopických hub v půdě přímořské a kontinentální Antarktidy používá pro izolaci agarová média a identifikaci zakládá na morfologických znacích. Studie, které nepoužívají kultivační techniky, ale pouze molekulární metody k určení složení společenstev hub v antarktických půdách jsou v literatuře méně časté (Bridge a Newsham 2009).

38

Diskuze V literatuře se v posledních desetiletích objevuje poměrně velké množství prací zabývajících se diverzitou, ekologií a taxonomií antarktických hub. Nejvíce studií se zaměřuje na houby vyskytující se v půdě. Vysvětlením tohoto trendu je nejspíše značná spojitost půdy s jinými ekosystémy jako jsou vegetace nebo ptačí kolonie, které do půdy dodávají živiny a vytvářejí tak vhodné podmínky pro život druhově bohatších společenstev mikroorganizmů. Zájem badatelů se také velmi soustřeďuje na černé meristematické houby, které jsou díky svým specifických vlastnostem vhodným modelem pro zkoumání limitů přežití. Výzkum je zaměřen nejenom na taxonomické postavení antarktických hub, ale mnoho prací popisuje i jejich specifické vlastnosti a porovnává antarktické houby s příbuznými druhy izolovanými z oblastí s mírným podnebím. V posledních letech přibývá rovněž studií popisujících vlivy lidské činnosti na antarktický ekosystém. Domnívám se, že by mělo být více pozornosti věnováno mikroskopickým houbám nacházejícím se v ledu a v permafrostu a také vlivu globálního oteplování na diverzitu mikroskopických hub Antarktidy. Led a permafrost obsahují organizmy, které jsou staré tisíce let a o jejichž vlastnostech a taxonomickém postavení toho moc nevíme. S problémem globálního oteplování mohou souviset značné změny diverzity mikroskopických hub Antarktidy. Zvýšení průměrné teploty povede k lepší dostupnosti kapalné vody, jehož výsledkem bude změna podmínek prostředí, která zvýhodní mezofilní druhy a umožní růst druhům, které se prozatím nacházejí v půdě v životaschopném stavu. Žádná publikace neobsahovala informace, jaké budou důsledky těchto změn pro psychrofilní původní druhy Antarktidy. Toto téma by mohlo být dalším námětem k zamyšlení.

39

Závěr Cílem práce bylo zpracování literární rešerše týkající se výskytu mikroskopických hub z různých oblastí Antarktidy s přihlédnutím k ekologickým vazbám. Úvodní kapitola se věnuje stručné charakteristice antarktického kontinentu. Hlavní část práce je věnována diverzitě a taxonomii antarktických hub v různých ekosystémech. Poslední část práce přináší stručný přehled metod experimentálních přístupů k izolaci a identifikaci mikroskopických hub. Mikroskopické houby Antarktidy byly izolovány z velkého množství substrátů. Přímořská Antarktida má díky svému mírnějšímu podnebí větší druhovou rozmanitost než kontinentální Antarktida, kde se ale vyskytují druhy dobře přizpůsobené na drsné podmínky prostředí. Vláknité houby jsou v Antarktidě zastoupeny převážně anamorfními zástupci oddělení Ascomycota, v menší míře houbami náležejícími do oddělení Chytridiomycota, Glomeromycota, pododdělení Mucoromycotina a Entomophthoromycotina (dříve oddělení Zygomycota). Oddělení Basidiomycota je až na pár výjimek zastoupeno pouze kvasinkami. Skalní ekosystémy obývají převážně askomycety, které jsou zastoupeny endemickými druhy černých meristematických hub. Ve vodě mají převahu zástupci oddělení Chytridiomycota, Blastocladiomycota a Neocallimastigomycota. Početné zastoupení má i říše Chromista, jejíž zástupci rovněž osídlují vodní prostředí. Ve vzduchu a ledu byly zaznamenány pouze anamorfní zástupci oddělení Ascomycota, především pak rod Penicillium. Vegetaci obývají v největším počtu anamorfní zástupci oddělení Ascomycota, ale v malé míře jsou přítomní i zástupci jiných taxonů (Glomeromycota, Entomophthoromycotina a Mucoromycotina). Půda je druhově nejrozmanitějším substrátem. Dominantní jsou zde opět anamorfní askomycety. Z jiných oddělení byly nalezeny pouze zástupci pododdělení Mucoromycotina. Stejně jako i u jiných substrátů, také v nepůvodních substrátech převládají anamorfní zástupci oddělení Ascomycota. Nejčastěji izolovanými taxony jsou druhy P. herbarum, T. microsporus, G. pannorum var. pannorum, rody Cladosporium, Mortierella a různé druhy penicilií. Rod Penicillium je přítomen ve všech zmiňovaných substrátech a je zastoupen nějvětším počtem druhů. Kompilaci doposud popsaných druhů nelichenizovaných hub 40

Antarktidy obsahuje „check-list of the non-lichenized fungi from Antarctica“ (http://www.antarctica.ac.uk//bas_research/data/access/fungi/Speciespublic 2.html).

41

Seznam literatury Abyzov S.S. (1993): Microorganisms in the Antarctic ice. In: Friedmann E.I. (ed), Antarctic microbiology. 265-295. Wiley-Liss, New York. Aislabie J., Fraser R., Duncan S., Farrell R.L. (2001): Effects of oil spills on microbial heterotrophs in Antarctic soils. Polar. Biol. 24: 308-313. Alberdi M., Bravo L.A., Gutiérrez A., Gidekel M., Corcuera M.J. (2002): Ecophysiology of Antarctic vascular plants. Physiol. Plantarum 115: 479-486. Arenz B.E., Held B.W., Jurgens J.A., Blanchette R.A. (2010): Fungal colonization of exotic substrates in Antarctica. Fungal Divers. DOI 10.1007/s13225-010-0079-4. Arenz B.E., Held B.W., Jurgens J.A., Farrell R.L., Blanchette R.A. (2006): Fungal diversity in soils and historic wood from the Ross Sea Region of Antarctica. Soil Biol. Biochem. 38: 3057-3064. Aveskamp M.M., De Gruyter J., Crous P.W. (2008): Biology and recent developments in the systematics of Phoma, a complex genus of major quarantine significance. Fungal Divers. 31: 1-18. Azmi O.R., Seppelt R.D. (1996): Fungi of the Windmill Islands, continental Antarctica. Effects of temperature, pH and culture media on the growth of selected microfungi. Polar. Biol. 18: 128-134. Azmi O.R., Seppelt R.D. (1998): The broad-scale distribution of microfungi in the Windmill Islands region, continental Antarctica. Polar. Biol. 19: 92-100. Baross J.A., Morita R.Y. (1978): Microbial life at low temperatures: ecological aspects. In: Kushner D.J. (ed), Microbial life in extreme environments, 9-71. Academic Press, London. Białasiewicz D., Czarnecki B. (1999): Microfungi in the aerosphere of the Arctowski polar station. Pol. Polar Res. 20: 319-324. Bradner J.R., Sidhu R.K., Yee B., Skotnicki M.L., Selkirk P.M., Nevalainen K.M.H. (2000): A new microfungal isolate, Embellisia sp., associated with the Antarctic moss Bryum argenteum. Polar. Biol. 23: 730-732. Bridge P.D., Newsham K.K. (2009): Soil fungal community composition at Mars Oasis, a southern maritime Antarctic site, assessed by PCR amplification and cloning. Fungal Ecol. 2: 66-74. Bridge P.D., Worland M.R. (2004): First report of an entomophthoralean fungus on an arthropod host in Antarctica. Polar. Biol. 27: 190-192. Brunati M., Rojas J.L., Sponga F., Ciciliato I., Losi D., Göttlich E., de Hoog S., Genilloud O., Marinelli F. (2009): Diversity and pharmaceutical screening of fungi from benthic mats of Antarctic lakes. Mar. Genom. 2: 43-50. 42

Cabello M. (1994): Glomus antarcticum sp. nov., a vesicular-arbuscular mycorhizal fungus from Antarctica. Mycotaxon 51: 123-128. Cavicchioli R.K., Siddiqui S., Andrews D., Sowers K.R. (2002): Low-temperature extremophiles and their applications. Curr. Opin. Biotechnol. 13: 1-9. Connell L., Redman R., Craig S., Rodriguez R. (2006): Distribution and abundance of fungi in the soils of Taylor Valley, Antarctica. Soil Biol. Biochem. 38: 3083-3094. Convey P. (2001): Antarctic Ecosystems. In: Levin S.A. (ed), Encyclopedia of biodiversity, 171-184. Academic Press, San Diego. Cowan D.A., Pointing S.B., Stevens M.I., Cary S.C., Stomeo F., Tuffin I.M. (2011): Distribution and abiotic influences on hypolithic microbial communities in an Antarctic Dry Valley. Polar. Biol. 34: 307-311. Crous P.W., Verkley G.J.M., Groenewald J.Z., Samson R.A. (2009): Fungal biodiversity. CBS laboratory manual series 1. Centraalbureau voor schimmelcultures, Utrecht. 270 s. D'Elia T., Veerapaneni R., Theraisnathan V., Rogers S.O. (2009): Isolation of fungi from Lake Vostok accretion ice. Mycologia 101: 751-763. de los Ríos A., Wierzchos J., Sancho L.G., Ascaso C. (2003): Acid microenvironments in microbial biofilms of antarctic endolithic microecosystems. Environ. Microbiol. 5: 231-237. Del Frate G., Caretta G. (1990): Fungi isolated from Antarctic material. Polar. Biol. 11: 1-7. Doran P.T., Priscu J.C., Lyons W.B., Walsh J.E., Fountain A.G., McKnight D.M., Moorhead D.L., Virginia R.A., Wall D.H., Clow G.D., Fritsen C.H., McKay C.P., Parsons A.N. (2002): Antarctic climate cooling and terrestrial ecosystem response. Nature 415: 517–520. Duncan S.M., Farrell R.L., Thwaites J.M., Held B.W., Arenz B.E., Jurgens J.A., Blanchette R.A. (2006): Endoglucanase-producing fungi isolated from Cape Evans historic expedition hut on Ross Island, Antarctica. Environ. Microbiol. 8: 1212-1219. Ellis D.H. (1980): Thermophilous fungi isolated from some antarctic and sub-antarctic soils. Mycologia 72: 1033-1036. Ellis-Evans J.C. (1985): Fungi from maritime Antarctic freshwater environments. Br. Antarct. Surv. Bull. 68: 37-45. Fell J.W., Scorzetti G., Connell L.,Craig S. (2006): Biodiversity of micro-eukaryotes in Antarctic Dry Valley soils with < 5 % soil moisture. Soil Biol. Biochem. 38: 31073119.

43

Fletcher L.D., Kerry E.J., Weste G.M. (1985): Microfungi of Mac.Robertson and Enderby Lands, Antarctica. Polar. Biol. 4: 81-88. Frisvad J.C. (2008): Fungi in cold ecosystems. In: Margesin R., Schinner F., Marx J.C., Gerday C. (eds), Psychrophiles: from biodiversity to biotechnology. 137-156. Springer, Berlin. Gilichinsky D.A., Wilson G.S., Friedmann E.I., Mckay C.P., Sletten R.S., Rivkina E.M., Vishnivetskaya T.A., Erokhina L.G., Ivanushkina N.E., Kochkina G.A., Shcherbakova V.A., Soina V.S., Spirina E.V., Vorobyova E.A., Fyodorov-Davydov D.G., Hallet B., Ozerskaya S.M., Sorokovikov V.A., Laurinavichyus K.S., Shatilovich A.V., Chanton J.P., Ostroumov V.E., Tiedje J.M. (2007): Microbial populations in Antarctic permafrost: Biodiversity, state, age and implication for astrobiology. Astrobiology 7: 275–311. Gorbushina A.A, Beck A., Schulte A. (2005): Microcolonial rock inhabiting fungi and lichen photobionts: evidence for mutualistic interactions. Mycol. Res. 109: 1288-1296. Gorbushina A.A., Whitehead K., Dornieden T., Niesse A., Schulte A., Hedges J.I. (2003): Black fungal colonies as units of survival: hyphal mycosporines synthesized by rock-dwelling microcolonial fungi. Can. J. Bot. 81: 131-138. Gray N.F., Wyborn C.H.E., Smith R.I.L. (1982): Nematophagous fungi from the maritime Antarctic. OIKOS 38: 194-201. Gunde-Cimerman N. (2006): Life in ice. In: Seckbach J. (ed), Life as we know it, 109120. Springer, Dordrecht. Gunde-Cimerman N., Sonjak S., Zalar P., Frisvad J.C., Diderichsen B., Plemenitas A. (2003): Extremophilic fungi in arctic ice: a relationship between adaptation to low temperature and water activity. Phys. Chem. Earth 28: 1273-1278. Held B.W., Jurgens J.A., Duncan S.M., Farrell R.L., Blanchette R.A. (2006): Assessment of fungal diversity and deterioration in a wooden structure at New Harbor, Antarctica. Polar. Biol. 29: 526-531. Horowitz N.H., Cameron R.E., Hubbard J.S. (1972): Microbiology of the Dry Valleys of Antarctica. Science 193: 242-245. Hoshino T., Tojo M., Chen B., Kanda H. (2001): Ecological impact of phytopathogenic fungi in Antarctic terrestrial flora. Folia Fac. Sci. Nat. Univ. Masarykianae Brunensis, Geographia 25: 95-102. Hughes K.A., Bridge P., Clark M.S. (2007): Tolerance of Antarctic soil fungi to hydrocarbons. Sci. Total. Environ. 372: 539-548. Hughes K.A., Lawney B., Newsham K.K. (2003): Solar UV-B radiation inhibits the growth of Antarctic terrestrial fungi. Appl. Environ. Microbiol. 69: 1488-1491. Kerry E. (1990): Effects of temperature on growth rates of fungi from subantarctic 44

Macquarie Island and Casey, Antarctica. Polar. Biol. 10: 293-299. King J.C., Turner J. (1997): Antarctic meteorology and climatology. Cambridge Univ. Press, Cambridge. 409 s. Klaban V. (2001): Svět mikrobů: ilustrovaný lexikon mikrobiologie životního prostředí. Gaudeamus, Hradec Králové. 416 s. Kostadinova N., Krumova E., Tosi S., Pashova S., Angelova M. (2009): Isolation and identification of filamentous fungi from Island Livingston, Antarctica. Biotechnol. Biotechnol. Eq. 23: 267-270. Kunert J. (2000): Physiology of keratinophilic fungi. Rev. Iberoam. Micol. 17: 77-85. Laybourn-Parry J. (2002): Survival mechanisms in Antarctic lakes. Phil. Trans. R. Soc. Lond. B. 357: 863-869. Leotta G.A., Paré J.A., Sigler L., Montalti D., Vigo G., Petruccelli M., Reinoso E.H. (2002): Thelebolus microsporus mycelial mats in the trachea of wind brown skua (Catharacta antarctica lonnbergi) and south polar skua (C. maccormicki) carcasses. J. Wildlife Dis. 38: 443-447. Line M.A. (1988): Microbial flora of some soils of Mawson Base and the Vestfold Hills, Antarctica. Polar. Biol. 8: 421-427. Loque C.P., Medeiros A.O., Pellizzari F.M., Oliveira E.C., Rosa C.A., Rosa L.H. (2009): Fungal community associated with marine macroalgae from Antarctica. Polar. Biol. 33: 641-648. Ma L.J., Rogers S.O., Catranis C.M., Starmer W.T. (2000): Detection and characterization of ancient fungi entrapped in glacial ice. Mycologia 92: 286-295. Marshall W.A. (1996): Biological particles over Antarctica. Science 383: 680. Marshall W.A. (1997): Seasonality in Antarctic airborne fungal spores. Appl. Environ. Microb. 63: 2240-2245. Marshall W.A. (1998): Aerial transport of keratinaceous substrate and distribution of fungus Geomyces pannorum in Antarctic soils. Microb. Ecol. 36: 212-219. McGonigal D., Woodworth L. (2005): Antarktida: modrý kontinent. JOTA, Brno. 224 s. McRae C.F., Hocking A.D., Seppelt R.D. (1999): Penicillium species from terrestrial habitats in the Windmill Islands, East Antarctica, including a new species, Penicillium antarcticum. Polar. Biol. 21: 97-111. McRae C.F., Seppelt R.D. (1999): Filamentous fungi of the Windmill Islands, continental Antarctica. Effect of water content in moss turves on fungal diversity. Polar. Biol. 22: 389-394. 45

Möller C., Dreyfuss M.M. (1996): Microfungi from Antarctic lichens, mosses and vascular plants. Mycologia 88: 922-933. Möller C., Gams W. (1993): Two new hyphomycetes isolated from Antarctic lichens. Mycotaxon 48: 441-450. Negoita T.G., Stefanic G., Irimescu-Orzan M.E., Oprea G., Palanciuc V. (2001): Chemical and biological characterization of soils from the Antarctic east coast. Polar. Biol. 24: 565-571. Nienow J.A., Friedmann E.I. (1993): Terrestrial lithophytic (rock) communities. In: Friedmann E.I. (ed), Antarctic microbiology, 343-412. Wiley-Liss, New York. Ocampo-Friedmann R., Friedmann E.I. (1993): Biologically active substances produced by Antarctic cryptoendolithic fungi. Ant. JUS 28: 252-254. Onofri S., Fenice M., Cicalini A.R., Tosi S., Magrino A., Pagano S., Selbmann L., Zucconi L., Vishniac H.S., Ocampo-Friedmann R., Friedmann E.I. (2000): Ecology and biology of microfungi from Antarctic rocks and soils. Ital. J. Zool. 1: 163-167. Onofri S., Selbmann L., de Hoog G.S., Grube M., Barreca D., Ruisi S., Zucconi L. (2007): Evolution and adaption of fungi at bondaries of life. Adv. Space. Res. 40: 16571664. Onofri S., Selbmann L., Zucconi L., Pagano S. (2004): Antarctic microfungi as models for exobiology. Planet. Space. Sci. 52: 229-237. Onofri S., Selbmann L., Zucconi L., Tosi S., de Hoog G.S. (2005a): The mycota of continental Antarctica. Terra. Antart. Rep. 11: 37-42. Onofri S., Zucconi L., Selbmann L., Tosi S., Fenice M., Barecca D., Ruisi S. (2005b): Studies on Antarctic fungi. Polarnet. Tech. Rep. 1: 49-52. Oren A., Gunge-Cimerman N. (2007): Mycosporines and mycosporine-like amino acids: UV protectants or multipurpose secondary metabolites? FEMS Microbiol. Lett. 269: 1-10. Øvstedal D.O., Lewis Smith R.I. (2001): Lichens of Antarctica and South Georgia: a guide to their identification and ecology. Cambridge Univ. Press, Cambridge. 365 s. Patel A. (2006): Identification and comparision of fungi from different depths of ancient glacial ice. Diplomová práce, Bowling Green State University, 43 s. Pitt J.I., Hocking A.D. (1997): Fungi and food spoilage. Springer, New York. 519 s. Pointing S.B., Chan Y., Lacap D.C., Lau M.C.Y., Jurgens J.A., Farrell R.L. (2009): Highly specialized microbial diversity in hyper-arid polar desert. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106: 19964-19969. 46

Rosa L.H., Vaz A.B.M., Caligiorne R.B., Campolina S., Rosa C.A. (2009): Endophytic fungi associated with the Antarctic grass Deschampsia antarctica Desv. (Poaceae). Polar. Biol. 32: 161-167. Rosa L.H., Vieira M.L.A., Santiago I.F., Rosa C.A. (2010): Endophytic fungi community associated with the dicotyledonous plant Colobanthus quitensis (Kunth) Bartl. (Caryophyllaceae) in Antarctica. FEMS Microbiol. Ecol. 73: 178-189. Ruisi S., Barreca D., Selbmann L., Zucconi L., Onofri S. (2007): Fungi in Antarctica. Rev. Environ. Sci. Biotechnol. 6: 127-141. Selbmann L., de Hoog G.S., Mazzaglia A., Friedmann E.I., Onofri S. (2005): Fungi at the edge of life: cryptoendolithic black fungi from Antarctic desert. Stud. Mycol. 51: 132. Selbmann L. de Hoog G.S., Zucconi L., Isola D., Ruisi S., Gerrits van den Ende A.H.G., Ruibal C., De Leo F., Urzí C., Onofri S. (2008): Drought meets acid: three new genera in a dothidealean clade of extremotolerant fungi. Stud. Mycol. 61: 1-20. Selbmann L., Onofri S., Fenice M., Federici F., Petruccioli M. (2002): Production and structural characterization of the exopolysaccharide of the Antarctic fungus Phoma herbarum CCFEE 5080. Res. Microbiol. 153: 585-592. Sharma J.R. (2000): Mycological studies at Antarctica. Department of Ocean Development, Technical Publication 15: 165-168. Sikaroodi M., Lawrey J.D., Hawksworth D.L., Depriest P.T. (2001): The phylogenetic position of selected lichenicolous fungi: Hobsonia, Illosporium, and Marchandiomyces. Mycol. Res. 105: 453-460. Singh L., Agarwal M.K. (1998): Air microflora of Antarctica. Scientif. Rep. 12: 193198. Singh S.M., Puja G., Bhat D.J. (2006): Psychrophilic fungi from Schirmacher Oasis, East Antarctica. Curr. Sci. India 90: 1388-1392. Sinha R.P., Singh S.P., Häder D. (2007): Database on mycosporines and mycosporinelike amino acids (MAAs) in fungi, cyanobacteria, macroalgae, phytoplankton and animals. J. Photoch. Photobio. B. 89: 29-35. Skidmore M.L., Foght J.M., Sharp M.J. (2000): Microbial life beneath a high arctic glacier. Appl. Environ. Microbiol. 66: 3214-3220. Staley J.T., Palmer F., Adams J.B. (1982): Microcolonial fungi: common inhabitants on desert rocks? Science 215: 1093-1095. Sterflinger K. (1998): Temperature and NaCl- tolerance of rock-inhabiting meristematic fungi. Ant. Leeuw. 74: 271-281.

47

Sterflinger K., de Hoog G.S., Haase G. (1999): Phylogeny and ecology of meristematic ascomycetes. Stud. Mycol. 43: 5-22. Tosi S., Annovazzi L., Tosi I., Iadarola P., Caretta G. (2001): Collagenase production in an Antarctic strain of Arthrobotrys tortor Jarowaja. Mycopathologia 153: 157-162. Tosi S., Caretta G., Humber R.A. (2004): Conidiobolus antarcticus, a new species from continental Antarctica. Mycotaxon 90: 343-347. Tosi S., Casado B., Gerdol G.C. (2002): Fungi isolated from Antarctic mosses. Polar. Biol. 25: 262-268. Tosi S., Onofri S., Brusoni M., Zucconi L., Vishniac H. (2005): Response of Antarctic soil fungal assemblages to experimental warming and reduction of UV radiation. Polar. Biol. 28: 470-482. Turner J., King J.C., Lachlan-Cope T.A., Jones P.D. (2002): Recent temperature trends in the Antarctic. Nature 418: 291-292. Upson R. Newsham K.K., Bridge P.D., Pearce D.A., Read D.J. (2009): Taxonomic affinities of dark septate root endophytes of Colobanthus quitensis and Deschampsia antarctica, the two native Antarctic vascular plant species. Fungal. Ecol. 2: 184-196. Vincent W.F. (2000): Evolutionary origins of Antarctic microbiota: invasion, selection and endemism. Antarct. Sci. 12: 374-385. Vincent W.F., Laybourn-Parry J. (2008): Polar lakes and rivers: Limnology of Arctic and Antarctic aquatic ecosystems. Oxford Univ. Press, New York. 327 s. Vlasov D.Y., Abakumov E.V., Nadporozhskaya M.A., Kovsh N.V., Krylenkov V.A., Lukin V.V., Safronova E.V. (2005): Lithosols of King George Island, Western Antarctica. Eurasian Soil Sci. 38: 681-687. Weinstein R.N., Montiel P.O., Johnstone K. (2000): Influence of growth temperature on lipid and soluble carbohydrate synthesis by fungi isolated from fellfield soil in the maritime Antarctic. Mycologia 92: 222-229. Willerslev E., Hansen A.J., Christensen B., Steffensen J.P., Arctander P. (1999): Diversity of Holocene life forms in fossil glacier ice. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 8017-8021. Yergeau E. (2008): Effects of global warming on Antarctic soil microorganisms and associated functions. Disertační práce, Vrije Universiteit Amsterdam, 174 s. Zucconi L., Pagano S., Fenice M., Selbmann L., Tosi S., Onofri S. (1996): Growth temperature preferences of fungal strains from Victoria Land, Antarctica. Polar. Biol. 16: 53-61.

48

Zucconi L., Ripa C., Ripa L., Onofri S. (2002): Effects of UV on the spores of the fungal species Arthrobotrys oligospora and A. ferox. Polar. Biol. 25: 500-505.

49