الميسيليوم

من الأدوار الأساسية للفطريات في النظام البيئي تحليل المركبات العضوية. تُعدّ مشتقات البترول وبعض المبيدات (وهي من الملوثات الشائعة للتربة) جزيئات عضوية (أي أنها تتكون من بنية كربونية)، وبالتالي تُشكّل مصدرًا محتملاً للكربون للفطريات. لذا، تمتلك الفطريات القدرة على إزالة هذه الملوثات من بيئتها ما لم تُثبت هذه المواد الكيميائية سميتها للفطريات. تُعرف هذه العملية بالمعالجة الفطرية .

وقد أشير إلى أن الحصائر الفطرية تمتلك إمكانات كمرشحات بيولوجية، حيث تعمل على إزالة المواد الكيميائية والكائنات الدقيقة من التربة والمياه. ويُطلق على استخدام الفطريات لتحقيق ذلك اسم الترشيح الفطري .

إن معرفة العلاقة بين الفطريات الجذرية والنباتات تشير إلى طرق جديدة لتحسين غلة المحاصيل . ^{[ 6 ]}

عند انتشارها على طرق قطع الأشجار، يمكن أن تعمل الفطريات كمادة رابطة، حيث تثبت التربة الجديدة المضطربة في مكانها وبالتالي تمنع انجرافها حتى تتمكن النباتات الخشبية من تكوين جذورها.

تُعدّ الفطريات ضرورية لتحويل الكتلة الحيوية إلى سماد عضوي ، إذ تُحلل مكونات المواد الأولية مثل اللجنين ، وهو ما تعجز عنه العديد من الكائنات الحية الدقيقة الأخرى المُستخدمة في التسميد. ^{[ 7 ]} عند تقليب كومة السماد العضوي في الحديقة المنزلية ، تظهر عادةً شبكات مرئية من الفطريات التي تشكلت على المواد العضوية المتحللة بداخلها. يُعدّ السماد العضوي مُحسّنًا أساسيًا للتربة وسمادًا للزراعة العضوية والبستنة . كما يُمكن للتسميد العضوي أن يُحوّل جزءًا كبيرًا من النفايات الصلبة البلدية عن مكبات النفايات . ^{[ 8 ]}

يمكن إنتاج بدائل للبوليسترين والتغليف البلاستيكي عن طريق زراعة الفطريات في المخلفات الزراعية. ^{[ 9 ]} كما استُخدمت الفطريات كمادة في صناعة الأثاث والجلود الصناعية . ^{[ 10 ]}

يُعدّ استخدام الفطريات في صناعة الجلود الصناعية أحد الاستخدامات التجارية الرئيسية لها. إلا أن استخدام مواد بوليمرية مثل البوليستر أو حمض البوليلاكتيك لتحسين خصائص الجلود الصناعية قد يؤثر سلبًا على قابلية تحللها الحيوي. ^{[ 11 ]}

في عملية التخمر في الحالة الصلبة، يُزرع الفطر على منتجات حيوية من الغابات، مثل نشارة الخشب، في بيئة ذات تركيزات عالية من ثاني أكسيد الكربون ورطوبة ودرجة حرارة مضبوطة. تُجفف طبقة الفطر المتكونة فوق طبقة الجسيمات، وتُعالج كيميائيًا، ثم تُضغط إلى السماكة المطلوبة وتُنقش بنمط معين. ^{[ 11 ]}

يُعدّ الفطر الخيطي خيارًا واعدًا للبناء المستدام، ويعود ذلك أساسًا إلى هيكله الخفيف القابل للتحلل الحيوي، وقدرته على النمو من مصادر النفايات. إضافةً إلى ذلك، يتميز الفطر الخيطي بنسبة عالية نسبيًا بين القوة والوزن، وطاقة كامنة أقل بكثير مقارنةً بمواد البناء التقليدية . ولأن الفطر الخيطي يتخذ شكل أي قالب يُزرع فيه، فإنه يُعدّ مثاليًا لأغراض التخصيص، لا سيما عند استخدامه كعنصر معماري أو جمالي. وقد أشارت الأبحاث الحديثة أيضًا إلى أن الفطر الخيطي لا يُطلق راتنجات سامة في حالة نشوب حريق، نظرًا لتأثيره المتفحم المشابه للخشب المُصنّع. كما يُساهم الفطر الخيطي في العزل الصوتي، إذ تصل نسبة امتصاصه للصوت إلى 70-75% عند ترددات 1500  هرتز أو أقل. ^{[ 12 ]}

يبدو أن النباتات تتواصل داخل النظام البيئي باستخدام الميسيليوم، وهو الشبكة الفطرية التي تنتجها فطريات الميكوريزا. ^{[ 17 ]} تشكل شبكات الميسيليوم ما بين 20 و30% من الكتلة الحيوية للتربة، على الرغم من أن مقاييس الكتلة الحيوية التقليدية لا تستطيع رصدها. ويبدو أن حوالي 83% من النباتات تُظهر علاقة تكافلية مع الميسيليوم كامتداد لأنظمة جذورها، بدرجات متفاوتة من الاعتماد. ^{[ 18 ]} وتشير بعض التقديرات إلى أن شبكات الميسيليوم تتلقى ما يزيد عن 10% من ناتج عملية التمثيل الضوئي لنباتاتها المضيفة. ^{[ 19 ]}

تبدأ هذه العلاقة التكافلية بالروابط الخيطية، حيث تصيب خيوط الفطريات الخيطية خلايا النبات وتلتصق بها، مخترقةً جدار الخلية دون أن تدخل عبر الغشاء إلى سيتوبلازم النبات. يتفاعل الخيط الفطري مع الخلية عند الغشاء المحيط بالشجيرة، والذي يعمل كوسيط لتبادل المغذيات، ويمكنه توليد تدرجات كهربائية تسمح بإرسال واستقبال الإشارات الفيزيولوجية الكهربائية. ^{[ 17 ]} في الدراسات النموذجية، توفر الفطريات المختلفة مستويات متفاوتة من المغذيات والمواد المحفزة للنمو، حيث تميل النباتات إلى توجيه جذورها نحو الفطريات التي توفر معظم الفوسفور والنيتروجين المعدنيين (وكلاهما ضروري لنمو النبات)، وبالتالي تُصاب بها. ^{[ 20 ]}

قد تُؤدي الارتباطات الفطرية الجذرية إلى زيادة حدة التنافس بين أفراد النوع الواحد، بينما تُخفف من حدة التنافس بين الأنواع، وذلك من خلال تعزيز قدرة الأنواع الأقل قدرة على المنافسة، مما يُعزز التنوع النباتي داخل شبكتها. ^{[ 17 ]} وبذلك، تُعزز الفطريات الجذرية بيئة المجتمع النباتي، مع إضافة تعقيد يتمثل في تمايز المواقع البيئية للشبكات المختلفة وأنواع الفطريات الجذرية التي تتجذر على أعماق متفاوتة، وتُنشر مركبات عضوية ومغذيات مختلفة، ولها تفاعلات فريدة مع أنواع نباتية محددة. ^{[ 17 ]}

وثّقت العديد من الدراسات قدرة الشبكات الفطرية على الاحتفاظ بالذاكرة وتكيفها مع ظروف بيئية محددة. وقد تخصصت الخيوط الفطرية لأداء وظائف مختلفة في مناخات متنوعة، وطورت علاقات تكافلية أو ممرضة مع كائنات حية أخرى، مثل فطر المبيضات الأذنية (Candida auris) الممرض للإنسان ، والذي طور آلية فريدة للتهرب من الكشف بواسطة العدلات البشرية من خلال الانتقاء التكيفي - وهي عملية تعلم وذاكرة فطرية. ^{[ 21 ]} بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تتغير هذه الوظائف بناءً على حجم الخيوط الفطرية وطبيعة العلاقة التكافلية؛ إذ تتشكل العلاقات التعايشية والمتبادلة بين الفطريات والنباتات من خلال عملية منفصلة تُعرف باسم الارتباط الفطري الجذري، والتي تُسمى بالفطريات الجذرية. علاوة على ذلك، يمكن أن يكون تنظيم الخيوط الفطرية في شبكات فطرية محددًا لمجموعة متنوعة من الوظائف، بما في ذلك الاحتفاظ بالكتلة الحيوية، وإعادة تدوير المياه، وتوسع الخيوط الفطرية المستقبلية بطريقة فعالة من حيث استخدام الموارد نحو تدرجات المغذيات المطلوبة، والتوزيع اللاحق لهذه الموارد عبر الشبكة الفطرية. ^{[ 22 ]} على المستوى العياني، تعمل العديد من الخيوط الفطرية وفق نوع من التسلسل الهرمي، حيث يوجد "جذع" أو خيط فطري رئيسي، تتفرع منه "فروع" أصغر. بعض الفطريات البازيدية الرمية قادرة على تذكر القرارات السابقة المتعلقة بتدرجات التغذية الاتجاهية، وستبني خيوطها الفطرية المستقبلية في ذلك الاتجاه. ^{[ 23 ]}

لا تزال الأبحاث الحالية حول الذكاء الجماعي للفطريات محدودة، ورغم أن العديد من الدراسات رصدت الذاكرة وتبادل الشحنات الكهربائية عبر شبكات الفطريات، إلا أن هذا لا يُعد دليلاً كافياً لاستخلاص استنتاجات حول كيفية معالجة البيانات الحسية في هذه الشبكات. مع ذلك، تشير بعض الأمثلة على زيادة المقاومة الحرارية في الفطريات الخيطية إلى وجود علاقة أسية بين الذاكرة والتعرض للمحفز. ^{[ 24 ]} كما أظهرت الفطريات قدرتها على تعديل بنيتها الجينية خلال دورة حياتها نتيجة التعرض للمضادات الحيوية أو غيرها من عوامل الإجهاد الخارجية، مما قد يؤدي إلى اكتساب سريع لجينات المقاومة، كما هو الحال في فطر المبيضات الأذنية ( C. auris) . ^{[ 21 ]} بالإضافة إلى ذلك، تُظهر العفن المخاطي البلازمودي طريقة مماثلة لتبادل المعلومات، حيث تستخدم كل من الفطريات والعفن المخاطي جزيئات cAMP للتجمع والتواصل. ^{[ 22 ]}

السكليروتيوم عبارة عن كتلة متراصة من الفطريات المتصلبة. لسنوات عديدة، كان يُعتقد خطأً أن السكليروتيوم كائنات حية مستقلة، ووُصفت بأنها أنواع منفصلة. إلا أنه في منتصف القرن التاسع عشر، ثبت أن السكليروتيوم ما هي إلا مرحلة من مراحل دورة حياة العديد من الفطريات. تتكون السكليروتيوم من أغلفة سميكة وكثيفة ذات خلايا داكنة اللون. وهي غنية بالمواد الغذائية الأساسية للخيوط الفطرية ، مثل الزيت، وتحتوي على كميات قليلة من الماء. ويمكنها البقاء على قيد الحياة في البيئات الجافة لسنوات عديدة دون أن تفقد قدرتها على النمو. ويتراوح حجم السكليروتيوم من أقل من ملليمتر إلى عشرات السنتيمترات في القطر. ^{[ 25 ]}