เชื้อรา

เชื้อราเป็นจุลินทรีย์ยูแคริโอตที่มนุษย์รู้จักนำมาใช้ประโยชน์ตั้งแต่ช่วงประมาณหลายพันปีก่อนคริสตกาล โดยมนุษย์ในยุคนั้นนำเชื้อรามาใช้ในการผลิตเครื่องดื่มที่มีแอลกอฮอล์ (alcoholic beverages) หลังจากนั้นมนุษย์ใช้เชื้อราทำให้ขนมปังขึ้นฟู และมีกลิ่นหอม อย่างไรก็ตามเชื่อว่ามนุษย์ในอดีตน่าจะรู้จักใช้เชื้อราจำพวก เห็ด (mushrooms) เป็นแหล่งของอาหารเช่นกัน การใช้ประโยชน์ดังกล่าวเกิดตั้งแต่สมัยที่มนุษย์ยังไม่ได้มีการพัฒนาของความรู้ด้านต่างๆ รวมถึงความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์ทุกๆแขนงด้วย ในปัจจุบันเป็นที่ทราบกันดีว่าเชื้อรามีประโยชน์ต่อชีวิตประจำวันของมนุษย์เป็นอย่างมากทั้งในแง่ที่ใช้เป็นแหล่งของอาหาร เช่น เห็ดชนิดต่างๆ ใช้เป็นแหล่งของอาหารสัตว์ เช่น ยีสต์อาหารสัตว์ (fodder yeasts) ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร เช่น ใช้ผลิตเนย เต้าเจี้ยว และอาหารหมักชนิดต่างๆ ใช้ผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีค่าทางอุตสาหกรรม เช่น เครื่องดื่มที่มีแอลกอฮอล์ แอลกอฮอล์เชื้อเพลิง (fuel alcohol) กรดซิตริก (citric acid) กรดอะมิโน (amino acids) วิตามิน (vitamins) สารปฏิชีวนะ (antibiotics) และ สารให้ความหวาน (sweeteners) เป็นต้น ใช้ในทางการเกษตร เช่น เชื้อราควบคุมสาเหตุโรคพืช ซึ่งเป็นการควบคุมโดยชีววิธี หรือที่เรียกกันว่า biocontrol และการใช้ราไมคอร์ไรซา (mycorrhizal fungi) ในการปลูกป่า และพืชไร่บางชนิด เป็นต้น อย่างไรก็ตามเชื้อราหลายชนิดมีบทบาทในการทำให้ผลิตภัณฑ์ชนิดต่างๆเสียหาย เครื่องใช้ในครัวเรือน สีทาบ้าน โบราณวัตถุและโบราณสถาน และสภาพแวดล้อมต่างๆเสื่อมสภาพจากการเจริญของเชื้อรา เชื้อราบางชนิดสร้างสารพิษที่ชื่อว่า aflatoxin ที่พบในถั่วและผลิตภัณฑ์จากถั่ว รวมถึงผลผลิตจากพืชไร่บางชนิด ราหลายชนิดเป็นสาเหตุในการเกิดโรคของมนุษย์ สัตว์ และพืช อย่างไรก็ตามในจำนวนเชื้อรามากกว่า 100,000 ชนิดที่ถูกค้นพบ และมีรายงานของการศึกษาตีพิมพ์ออกมาจากอดีตจนถึงปัจจุบัน พบว่ามีน้อยกว่า 1 เปอร์เซนต์จากจำนวนเชื้อราทั้งหมดเป็นเชื้อราที่ก่อให้เกิดโทษต่อมนุษย์ สัตว์ พืช และสภาพแวดล้อมต่างๆ

บทบาทของเชื้อราที่สำคัญมาก คือ
บทบาทในการเป็นผู้ย่อยสลายสารอินทรีย์ต่างๆที่เป็นองค์ประกอบของซากพืชซากสัตว์ที่มีอยู่ในปริมาณมากในระบบนิเวศตามธรรมชาติ เชื้อราจัดเป็น primary decomposers ของซากพืชซากสัตว์ เนื่องจากเชื้อรามีกิจกรรมของเอนไซม์ชนิดต่างๆ เช่น เซลลูเลส (cellulases) เฮมิเซลลูเลส (hemicellulases) และเอนไซม์กลุ่มที่ย่อยสลายลิกนิน (lignin-degrading enzymes) นอกเหนือไปจากเอนไซม์กลุ่มอื่นๆ เช่น proteases และ lipases ที่มีบทบาทในการย่อยสลายสารชีวโมเลกุลอื่นๆที่พบเป็นองค์ประกอบของเซลล์พืช และสัตว์ การที่เชื้อรามีบทบาทเป็นผู้ย่อยสลายซากพืชซากสัตว์ตามธรรมชาติ จึงช่วยทำให้การหมุนเวียนของธาตุชนิดต่างๆ ที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดบนโลกนี้เป็นไปอย่างสมบูรณ์

คำจำกัดความของเชื้อราในทางจุลชีววิทยา คือ จุลินทรีย์ยูแคริโอตที่เซลล์มีลักษณะเป็นเซลล์เดี่ยว หรือเป็นกลุ่มเซลล์ที่เรียงต่อกันเป็นเส้นสาย ไม่มีความสามารถในการสังเคราะห์ด้วยแสงเนื่องจากไม่มีคลอโรฟิลล์ (chlorophyll) จำเป็นต้องใช้สารอินทรีย์ชนิดต่างๆ เป็นแหล่งของสารอาหารและแหล่งของพลังงานโดยใช้กลไกแบบดูดซึม (absorptive mechanism) กล่าวคือ มีเมแทบอลิซึมแบบ heterotrophic metabolism พบการสืบพันธุ์ทั้งแบบอาศัยเพศ (sexual reproduction) และไม่อาศัยเพศ (asexual reproduction)

จากการพิจารณาสัณฐานวิทยาของเซลล์เชื้อรา สามารถแยกเชื้อราออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ คือ เชื้อราที่มีลักษณะของเซลล์เป็นเซลล์เดี่ยว (unicellular fungi) ซึ่งเรียกรวมๆว่า ยีสต์ (yeasts) และเชื้อราที่มีลักษณะของเซลล์เป็นแบบเส้นสาย (filamentous fungi) เช่น รา (molds; moulds) และเห็ด (mushrooms) กรณีของยีสต์และราเป็น microscopic fungi กล่าวคือ โครงสร้างของเซลล์มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับเห็ดที่จัดเป็น macroscopic fungi ซึ่งมีโครงสร้างของเซลล์ขนาดใหญ่ โครงสร้างของเซลล์เชื้อราประกอบด้วย ผนังเซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์ ไซโทพลาซึม ไรโบโซม เหมือนกับที่พบในเซลล์ของแบคทีเรีย แตกต่างกันตรงองค์ประกอบทางเคมี การจัดเรียงตัวขององค์ประกอบทางเคมีรวมไปถึงขนาดของโครงสร้าง สำหรับขนาดของไรโบโซมที่พบในไซโทพลาซึมของเชื้อรามีขนาด 80 S ยกเว้นไรโบโซมที่พบในไมโทคอนเดรียมีขนาด 70 S เหมือนกับที่พบในไซโทพลาซึมของเซลล์แบคทีเรีย นอกจากโครงสร้างต่างๆเหล่านี้แล้วในเซลล์ของเชื้อราพบโครงสร้างที่เรียกว่า นิวเคลียส ซึ่งเป็นบริเวณที่พบสารพันธุกรรมของเชื้อรา และพบออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้ม เช่น ไมโทคอนเดรีย เอนโดพลาสมิก เรติคูลัม ทั้งชนิด rough endoplasmic reticulum (RER) และ smooth endoplasmic reticulum (SER) ที่มีหน้าที่ในการสังเคราะห์โปรตีน และไขมัน ตามลำดับ นอกจากนี้ยังพบออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มชนิดอื่นๆ เช่น ไลโซโซม (lysosomes) ที่มีหน้าที่เกี่ยวข้องกับการสลายและกำจัดสารหลายชนิดที่มีความเป็นพิษต่อเซลล์ และพบ golgi bodies ( มีชื่อเรียกอื่นๆคือ golgi apparatus, golgi complex) ที่มีหน้าที่เกี่ยวข้องกับการดัดแปลงโมเลกุลของสารประกอบเชิงซ้อน เช่น ลิพอพอลิแซ็กคาไรด์ และลิพอโปรตีนที่เกิดจากการรวมตัวของสารชีวโมเลกุลที่ถูกสังเคราะห์ขึ้นโดยกระบวนการแอแนบอลิซึมของเซลล์เชื้อรา ก่อนที่จะขนส่งไปสู่บริเวณต่างๆของเซลล์เพื่อใช้เป็นองค์ประกอบของโครงสร้างของเซลล์ส่วนต่างๆ โดยส่วนใหญ่จะพบว่า golgi bodies มีส่วนของเมมเบรนเชื่อมต่อกับเยื่อหุ้มเซลล์ และเยื่อหุ้มนิวเคลียส ซึ่งเกี่ยวข้องกับการขนส่งสารต่างๆภายในเซลล์ไปยังบริเวณเยื่อหุ้มเซลล์ของเชื้อรา ปัจจุบันนักจุลชีววิทยาที่ศึกษาทางด้านอนุกรมวิธานของเชื้อรา จัดหมวดหมู่เชื้อราออกเป็น 5 Division คือ

1. Division Chytridiomycota
เชื้อราในกลุ่มนี้เซลล์มีรูปร่างเป็นทรงกลมที่มีโครงสร้างพิเศษคล้ายรากพืช ที่เรียกว่า rhizoids ประกอบอยู่ พบการสร้าง sporangia ซึ่งภายในจะมี motile spores หรือ zoospores การดำรงชีวิตเป็นทั้งแบบ saprophytic decomposers และ parasites

2. Division Oomycota
เชื้อราในกลุ่มนี้เซลล์มีลักษณะเป็นเส้นใย ผนังเซลล์พบเซลลูโลสเป็นองค์ประกอบหลัก การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศจะสร้างสปอร์ที่เกิดจากการผสมกันของ egg และ antheridium จนได้เป็น diploid zygote บนเส้นใย ซึ่งจะเกิด meiosis ตามมาและพัฒนามาเป็นสปอร์แบบมีเพศคือ oospores ในที่สุด นอกจากนี้เชื้อราดังกล่าวยังสร้างสปอร์ชนิดที่เรียกว่า zoospores เช่นเดียวกับเชื้อราใน Division Chytridiomycota

3. Division Zygomycota
เชื้อราในกลุ่มนี้เซลล์มีลักษณะเป็นเส้นใย การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ สร้างสปอร์ชนิด sporangiospores ใน sporangium การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ สร้างสปอร์ชนิด zygospores ดำรงชีวิตแบบ saprophytic decomposers

4. Division Ascomycota
เชื้อราในกลุ่มนี้เซลล์มีลักษณะเป็นเส้นใย หรือเป็นเซลล์เดี่ยว สร้างสปอร์แบบมีเพศที่เรียกว่า ascospores ภายใน ascus การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศส่วนใหญ่สร้าง conidiospores ดำรงชีวิตแบบ saprophytic decomposers บางชนิดเป็นพาราไซต์ หรือเชื้อราก่อโรคในพืช สัตว์ และมนุษย์

  5. Division Basidiomycota
      เชื้อราในกลุ่มนี้เซลล์มีลักษณะเป็นเส้นใย หรือเป็นเซลล์เดี่ยว สร้างสปอร์แบบมีเพศที่เรียกว่า basidiospores บน basidium การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศส่วนใหญ่สร้าง conidiosporesดำรงชีวิตแบบ saprophytic decomposers บางชนิดเป็นพาราไซต์ หรือเชื้อราก่อโรคในพืช สัตว์ และมนุษย์
     ในอดีตมีการจัดราชั้นสูง (higher fungi) ที่ไม่พบการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ หรือไม่พบการสร้างสปอร์แบบมีเพศไว้ใน Division Deuteromycota แต่ในปัจจุบัน จะจัดไว้ใน Division Ascomycota หรือ Division Basidiomycota โดยใช้ลักษณะทางฟีโนไทป์เป็นเกณฑ์