Mantar Sporları Nasıl Fırlatılır? Buller Damlası ve Yüzey Gerilimi

Bir mantarın lamelinden ayrılan spor düşmez, fırlatılır. Motoru kas ya da basınçlı bir hücre değil, sporun dibinde birikip yüzeyine yayılan tek bir su damlasıdır ve damlanın enerjisini spora aktarması saniyenin milyonda dördünden kısa sürer (Noblin ve ark., 2009).

Rampa: bazidyum ve sterigma

Şapkalı mantarların çoğu Basidiomycota şubesindendir. Kültürü yapılan istiridye mantarı gibi lamelli türlerde sporlar, lamel yüzeyindeki bazidyum adlı hücrelerin ucunda, sterigma denen ince çıkıntıların üstünde oluşur. Tanımlanmış yaklaşık 30.000 bazidiyomiset türünün çoğunda spor bu çıkıntıdan aktif olarak atılır; bu atış biçimine balistospori denir (Stolze-Rybczynski ve ark., 2009).

Sporu taşıyan yapı, yani gözle gördüğümüz mantar, organizmanın kendisi değil üreme organıdır. Toprağın ya da odunun içindeki asıl gövdeyle bu yapı arasındaki farkı miselyum ve meyve gövdesi yazısında ayrıntılı anlattık.

Buller damlası: iki damla, bir itki

Atış, sporun sterigmaya bağlandığı noktanın hemen yanında havadaki nemin yoğuşmasıyla başlar; burada küçük bir su damlası büyür (Noblin ve ark., 2009). Mikologlar buna Buller damlası der. Sporun yan yüzünde ise daha yassı ikinci bir su filmi bulunur (Liu ve ark., 2017).

Damla belirli bir boyuta ulaştığında yassı filmle birleşir ve spor yüzeyinden ileri doğru akar (Iapichino ve ark., 2021). Birleşme anında yüzey gerilimiyle depolanmış enerji açığa çıkar; bu enerji sporla damlayı birlikte mantardan uzağa iten momentuma dönüşür (Pringle ve ark., 2005). Deney ve simülasyonları birleştiren bir çalışma, iki damlanın boyut ve konum bakımından asimetrik olmasının atışın yönünü de belirlediğini gösterdi: spor, yassı filmin bulunduğu yüzeyin doğrultusunda gider (Liu ve ark., 2017).

Sporu sterigmadan koparmak için gereken iş, kullanılabilir toplam enerjinin küçük bir kısmıdır (Noblin ve ark., 2009).

Kameraya ilk kez yakalanan atış

Atış o kadar hızlı gerçekleşir ki 2005 yılına kadar balistosporun fırlatılışı hiç görüntülenememişti (Pringle ve ark., 2005). O yıl saniyede 100.000 kareye kadar çekim yapan kameralarla Itersonilia perplexans mayası ve jöle kıvamlı Yahudi kulağı mantarı kaydedildi; görüntüler atışın gerçekten damlayla sporun birleşmesiyle başladığını doğruladı (Pringle ve ark., 2005). Aynı çalışmada sporların havaya 10.000 g'yi aşan başlangıç ivmesiyle çıktığı hesaplandı (Pringle ve ark., 2005).

Dört yıl sonra yapılan ayrıntılı mekanik analizde damlanın birleşmesi yaklaşık 5 mikrometrelik bir mesafede gerçekleşti ve enerji aktarımı 4 mikrosaniyeden kısa sürede tamamlandı (Noblin ve ark., 2009). Aynı ekip yüzey enerjisinin hareket enerjisine dönüşümü için bir denklem kurdu; Yahudi kulağında bu denklem saniyede 1,2 metre öngördü, ölçülen hız saniyede 0,8 metre çıktı (Noblin ve ark., 2009).

Tablodaki ikinci satır başka bir mühendislik çözümüdür: hücre içindeki su basıncıyla sporu ya da spor kesesini fırlatan "su tabancası" tipi mekanizmalar (Yafetto ve ark., 2008). Buller damlası daha yavaştır; onun görevi sporu uzağa atmak değil, lamelin yüzeyinden kurtarıp boşluğa bırakmaktır.

Hızlı ama kısa: hava sporu hemen durduruyor

Bu kadar küçük bir parçacık için havanın direnci belirleyicidir. Yüksek hızlı video verileriyle yapılan karşılaştırmada spor menzilini Stokes yasası denen basit sürtünme modeli iyi tahmin etti; şapkalı mantar sporları saniyede 1 metrenin altında atılıp 0,1 milimetreden kısa bir mesafede durdu (Fischer ve ark., 2010).

Bu kısa menzil bir kusur değil, bir zorunluluktur. Lamelli mantarlarda sporun karşı lamele çarpmaması için atış mesafesi 0,1 milimetrenin altında kalır; oysa kolonisinin etrafındaki havaya doğrudan spor atan maya, pas ve rastık mantarlarında 1-2 milimetrelik menziller bildirilmiştir (Stolze-Rybczynski ve ark., 2009). Aynı çalışma menzili sporun boyutunun ve Buller damlasının boyutunun birlikte belirlediğini, damlanın boyutunu da sporun şeklinin kontrol ettiğini gösterdi (Stolze-Rybczynski ve ark., 2009).

Lamel aralığı neden rastgele değil

Fırlayan spor yavaşlayıp iki lamel arasındaki boşluktan aşağı düşer. Bir modelleme ve saha ölçüm çalışması, olabildiğince az biyokütleye olabildiğince fazla spor sığdırmak için damla boyutunun, spor boyutunun ve lameller arası mesafenin birbirine sıkı biçimde uyması gerektiğini gösterdi (Iapichino ve ark., 2021). Verilere göre Buller damlası spordan biraz küçük ama onunla karşılaştırılabilir boyuttadır ve lamel aralığının spor yarıçapının 3/2'nci kuvvetiyle orantılı olması beklenir (Iapichino ve ark., 2021).

Bu kısıtlar mantarın bütün mimarisine yayılır. Lamelli türlerde lamel aralığı, gözenekli türlerde tüp çapı sporun atış mesafesine uymak zorundadır; lamellerin ve tüplerin yerçekimine göre dik durması ve spor yüzeyinin buharlaşmayla serinlemesi de atışın koşulları arasında sayılır (Money, 2023). Sporlarını hayvanlar aracılığıyla yayan kapalı yapılı bazı bazidiyomisetlerde ise balistospori evrim sırasında kaybolmuştur (Money, 2023).

Lamelden çıktıktan sonra

Şapkanın çevresindeki havanın buharlaşmayla soğuması, sporları saniyede birkaç santimetre hızla taşıyabilen konveksiyon akımları oluşturur; bu akımlar sporları 1 santimetre yüksekliğindeki dar aralıklardan bile çıkarıp 10 santimetre ya da daha yukarı kaldırabilir (Dressaire ve ark., 2016). Araştırmacılar bu bulgunun mantarların yüksek su ihtiyacını da açıkladığını belirtiyor (Dressaire ve ark., 2016).

Havaya karışan sporun hikâyesi yeni bir miselyum ağına dönüşebildiği yerde sürer; mantarın ekosistemdeki bu ikinci yüzünü misel ağı ve çevresel rol yazısı ele alıyor. Karanlık orman tabanında ışık saçan mantarların kimyası ve bu ışığın sporlarla olası ilişkisi biyolüminesan mantarlar yazısında. Sporun kamçıyla yüzmekten havaya atılmaya geçişinin mantar soy ağacındaki yeri ise mantarların bitki mi hayvan mı olduğu sorusuyla birlikte anlatılıyor.

Havaya karışan sporların atmosferdeki yeri mantar sporları ve bulut oluşumu yazısında.

Bilimsel referanslar

Dressaire, E. et al. (2016). Mushrooms use convectively created airflows to disperse their spores. Proc Natl Acad Sci U S A, 113(11), 2833-8. PMID 26929324. DOI 10.1073/pnas.1509612113.

Fischer, M.W. et al. (2010). Solving the aerodynamics of fungal flight: how air viscosity slows spore motion. Fungal Biol, 114(11-12), 943-8. PMID 21036338. DOI 10.1016/j.funbio.2010.09.003.

Iapichino, M. et al. (2021). A precise relationship among Buller's drop, ballistospore, and gill morphologies enables maximum packing of spores within gilled mushrooms. Mycologia, 113(2), 300-311. PMID 33497296. DOI 10.1080/00275514.2020.1823175.

Liu, F. et al. (2017). Asymmetric drop coalescence launches fungal ballistospores with directionality. J R Soc Interface, 14(132), 20170083. PMID 28747394. DOI 10.1098/rsif.2017.0083.

Money, N.P. (2023). Goldilocks mushrooms: How ballistospory has shaped basidiomycete evolution. Fungal Biol, 127(4), 975-984. PMID 37024157. DOI 10.1016/j.funbio.2023.02.004.

Noblin, X. et al. (2009). Surface tension propulsion of fungal spores. J Exp Biol, 212(17), 2835-43. PMID 19684219. DOI 10.1242/jeb.029975.

Pringle, A. et al. (2005). The captured launch of a ballistospore. Mycologia, 97(4), 866-71. PMID 16457355. DOI 10.3852/mycologia.97.4.866.

Stolze-Rybczynski, J.L. et al. (2009). Adaptation of the spore discharge mechanism in the basidiomycota. PLoS One, 4(1), e4163. PMID 19129912. DOI 10.1371/journal.pone.0004163.

Yafetto, L. et al. (2008). The fastest flights in nature: high-speed spore discharge mechanisms among fungi. PLoS One, 3(9), e3237. PMID 18797504. DOI 10.1371/journal.pone.0003237.

Bu içerik bilgilendirme amaçlıdır, tıbbi tavsiye niteliği taşımaz. Herhangi bir sağlık kararı almadan önce hekiminize danışınız. Fonksiyonel mantarlar ilaç değildir ve hastalıkların tedavisinde kullanılamaz.

Atıf yapılan kaynak: 9  |  Yöntem: Editöryel Politika  |  Referanslar: Bibliyografya