PENICILLIUM: CARATTERISTICHE, TASSONOMIA, MORFOLOGIA, HABITAT - BIOLOGIA - 2024

Penicillium è un genere di batteri presenti nell'Ascomycota phyllum. Fu descritto per la prima volta dal micologo tedesco Heinrich Link nel 1809 e la sua tassonomia è stata complessa.

All'inizio si trovava nei Deuteromiceti (funghi imperfetti), poiché era noto solo il suo stato anamorfico (asessuato). Successivamente si è scoperto che Penicillium corrispondeva agli stati teleomorfi (sessuali) dei generi Eupenicillium e Talaromyces degli Ascomiceti.

Conidioforo di Penicillium sp. Di AJC1, tramite Wikimedia Commons.

Lo stato anamorfico del Penicillium è caratterizzato da ife ialine settate (incolori). Quando vengono poste in terreni di coltura di laboratorio, le colonie passano dal blu, dal verde bluastro al rosa.

L'etimologia del Penicillium deriva dal pennello, poiché i conidiofori (strutture che producono spore asessuate) sono ramificati.

I penicillium, insieme ad altri tipi di funghi, sono noti come muffe, perché crescono su diversi prodotti organici, formando uno strato di diversi colori. Questo genere è saprofitico e può crescere in vari ambienti.

Molte specie del genere sono di grande importanza per l'uomo. La penicillina (il primo antibiotico utilizzato in medicina) è stata ottenuta da P. chrysogenum. I cosiddetti formaggi erborinati traggono invece le loro caratteristiche dall'attività lipolitica e proteolitica della specie Penicillium.

Alcune specie sono dannose per la salute. Questi producono varie tossine come le ocratossine che danneggiano il sistema renale. Altre specie danneggiano vari alimenti come il pane e gli agrumi. Alcuni sono patogeni di animali e esseri umani.

Caratteristiche generali

Il gruppo è caratterizzato dalla presentazione di ife settate e filamenti di forma di miceli. Coltivato in laboratorio produce colonie con micelio compatto e margini ben definiti.

Le colonie crescono rapidamente e hanno un aspetto lanoso o cotonoso. Inizialmente sono bianchi e poi diventano blu-verdi, giallo-verdastri o rosa.

Le spore sessuali (ascospore) sono prodotte in aschi (corpi fruttiferi) che possono essere legnosi o di consistenza più morbida a seconda del gruppo.

La caratteristica più notevole del genere è lo sviluppo di conidiofori ramificati a forma di pennello. I diversi tipi di ramificazione del conidioforo consentono di differenziare le specie.

Il conidioforo è ben strutturato e ha un asse da cui si formano i rami (metallis). Le fialidi (cellule a forma di bottiglia che producono conidi) si formano sulle metule. Questo è il carattere più importante per differenziare le specie del genere.

Tipi di conidiofori

Semplice : le fialidi sono solitarie.

Monoverticilati : un gruppo di fialidi è presente all'apice dell'asse conidioforo.

Divicariati : le metule si ramificano a diverse altezze e su queste si trovano gruppi di fialidi.

Biverticilati : tre o più metalli si formano all'estremità del fusto, ciascuno con un gruppo di fialidi all'apice.

Terverticilati : presentano una serie di rami intermedi tra le metule e le fialidi.

Produzione di micotossine

Le specie Penicillium producono sostanze tossiche che contaminano il cibo, note come micotossine. Le più comuni sono le ocratossine e le patuline.

Le ocratossine possono contaminare cereali e formaggi, oltre ad accumularsi nel grasso degli animali consumati dall'uomo. Queste tossine influenzano il sistema renale.

Le patuline si trovano nei cereali e nelle noci. Può indebolire il sistema immunitario e attaccare il sistema nervoso.

Nutrizione

Le specie Penicillium sono saprofiti. Hanno un'elevata capacità di degradare la materia organica a causa del fatto che producono una grande quantità di enzimi idrolitici. Questi enzimi hanno la capacità di accelerare il processo di decomposizione.

Questi funghi sono noti come muffe e le loro spore sono i principali inquinanti atmosferici in molti edifici chiusi. Inoltre, si comportano come patogeni di diverse colture sia in campo che in post-raccolta.

Molti possono produrre tossine che causano danni agli esseri umani. Altri favoriscono la fermentazione di alcuni alimenti e sono anche in grado di produrre antibiotici.

Filogenesi e tassonomia

La tassonomia del Penicillium è piuttosto complessa, perché in molti gruppi di funghi era frequente che gli stati anamorfici e teleomorfi fossero considerati taxa differenti.

All'inizio il genere si trovava nel gruppo artificiale dei Deuteromiceti (funghi imperfetti) perché le loro forme sessuali non erano conosciute. I teleomorfi si trovano sul phylum Ascomycota all'interno dell'ordine Eurotiales

Il genere è stato suddiviso in quattro sottogeneri: Aspergilloides, Furcatum, Penicillium e Biverticillium, che differiscono per il tipo di conidioforo. Successivamente, Biverticillatum è stato associato al genere teleomorfo Talaromyces e gli altri tre sottogeneri a Eupenicillium.

Successivamente, in una revisione del Penicillium senso stricto (escluso Talaromyces), il teleomorfo Eupenicillium fu considerato un sinonimo, poiché il nome Penicillium è più antico.

Genere

Si caratterizza per presentare aschi formati da un reticolo di ife con pareti lisce. Gli Asci maturano in poche settimane in terreno di coltura. Si formano otto ascospore unicellulari. L'anamorfo (sottogenere Biverticillatum) ha fialidi strette.

Studi molecolari hanno stabilito che si tratta di un gruppo monofiletico e attualmente si trova nella famiglia delle Trichocomaceae. Sono riconosciute circa 110 specie, raggruppate in sette sezioni.

Tra le specie di interesse spicca il T. marneffei, un patogeno che provoca micosi sistemiche nei pazienti con HIV.

Genere

Attualmente il genere comprende tutte le specie di Eupenicillium, nonché i generi Eladia, Torulomyces, Chromocleista ed Hemicarpenteles.

La specie presenta aschi con cellule isodiametriche (lati uguali), con pareti molto dure (sclerotizzate). Gli Asci impiegano mesi per maturare e, in alcuni casi, le ascospore non riescono a maturare.

Lo stato asessuato è caratterizzato da fialidi larghe a forma di bottiglia oa forma di bottiglia.

Il genere si trova nella famiglia delle Aspergillaceae ed è stato suddiviso in due sottogeneri (Aspergilloides e Penicillium) e 25 sezioni.

Habitat

Le specie Penicillium possono prosperare in ambienti diversi e avere una distribuzione cosmopolita. Questi sono in grado di vivere in condizioni estreme di temperatura, salinità, pH o stress idrico.

La presenza di Penicillium è stata segnalata su più di 400 specie di piante. Sono stati trovati in zone molto fredde come il sub-artico e la tundra.

In ambienti salini, è stata segnalata la presenza di specie Penicillium come endofite di fanerogame o che crescono in suoli ad alta salinità.

Altre specie sono in grado di svilupparsi in terreni altamente acidificati naturalmente o da attività umane, come gli effluenti minerari e le acque reflue industriali.

Riproduzione

Le specie Penicillium e Talaromyces si riproducono asessualmente e sessualmente.

Riproduzione asessuata

Può verificarsi per frammentazione del micelio che in seguito continuerà a dividersi. In altri casi, può formarsi uno sclerozio (micelio a pareti spesse) che può resistere a condizioni avverse e quindi iniziare a dividersi.

La forma più comune di riproduzione asessuata è la produzione di conidi (spore sessuali) dai conidiofori. Questi sono formati dalla divisione del nucleo delle fialidi.

Riproduzione sessuale

Le spore sessuali sono prodotte negli aschi. Vengono generati antheridium (struttura maschile) e ascogonio (struttura femminile). I citoplasmi di entrambe le strutture si fondono (plasmogamia) e quindi i nuclei si uniscono (cariogamia).

Una volta formata la cellula diploide, si verifica la meiosi. Si formano quattro cellule aploidi che subiscono la mitosi, producendo così otto ascospore.

Le ascospore sono aploidi con un singolo nucleo. Possono avere una superficie liscia o decorata e vengono portati via dal vento o scaricati dalla pioggia.

Agenti patogeni e malattie

Diverse specie di Penicillium sono agenti causali del deterioramento del cibo, in particolare quando le condizioni sono umide e calde. Le colonie si sviluppano su queste e gli enzimi che le producono le degradano rapidamente. Le colonie sono generalmente di colore verdastro.

Frequente è anche la contaminazione degli edifici da parte delle spore di Penicillium e di altri generi. Gli ambienti chiusi e umidi favoriscono lo sviluppo del fungo. Ci sono persone che sono molto sensibili alle spore, che causano varie malattie respiratorie e allergie.

T. marneffei (precedentemente Penicillium marneffei) causa la penicilliosi, una malattia endemica del sud-est asiatico. Ciò colpisce solo i pazienti immunosoppressi, principalmente quelli con HIV. I conidi infettano l'ospite per inalazione e quindi si sviluppano a livello intracellulare, influenzando la funzione di alcuni organi.

Biotecnologia

Alcune specie di Penicillium sono ampiamente utilizzate nell'industria alimentare e farmaceutica.

In molti prodotti a base di carne che vengono sottoposti a processi di maturazione è comune la presenza di colonie fungine sulla superficie. Questi funghi esaltano i caratteristici aromi e sapori dovuti alla produzione di vari composti chimici.

Le specie Penicillium costituiscono la flora microbica superficiale in alcune salsicce fermentate come il salame. Sono antiossidanti e prevengono l'essiccazione, oltre alla loro capacità proteolitica contribuendo alla stagionatura dei prodotti ed evitando l'attacco di agenti patogeni.

Nel caso dei cosiddetti formaggi erborinati, durante la loro stagionatura viene aggiunto P. roqueforti. La sua attività produce enzimi che scompongono i composti chimici producendo il caratteristico aroma e sapore di questi formaggi. Le macchie blu sono le colonie del fungo sul formaggio.

Alcune specie sono in grado di produrre antibiotici naturali. Uno di questi è la penicillina, che si ottiene principalmente da P. chrysogenum. La penicillina è stato il primo antibiotico utilizzato in medicina.

Riferimenti

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