2.1 Tassonomia classica dei funghi
I membri dei Chytridiomycota sono di particolare interesse evolutivo perché si ritiene che siano una profonda divergenza di funghi di minima derivazione (Berbee e Taylor 1993). Quasi tutti i membri di questo gruppo producono spore riproduttive asessuate e flagellate, mentre i flagelli (e i corpi basali o strutture centrioli da cui nascono) mancano negli altri phyla fungini. La qualità ancestrale di questo tratto è evidenziata dalla presenza della stessa sottostruttura microtubulare nei flagelli delle spore dei chytridiomiceti che si trova nelle ciglia di alcuni protisti, animali e piante inferiori.
Una delle più importanti alterazioni della tassonomia fungina è stata la rimozione di tre gruppi di organismi, gli oomiceti (es, Saprolegnia, Phytophthora), labirintomiceti e ipocitriomiceti, dal regno fungino. Questi tre gruppi di organismi sono stati considerati specificamente correlati ai chytridiomiceti come parte dei “Phycomycetes” (Sparrow 1943, 1960; successivamente, entrambi sono stati classificati in Mastigomycotina, Sparrow 1973) sulla base della presenza di spore flagellate. Tuttavia, le informazioni sulla composizione della parete cellulare, la fisiologia della via di sintesi della lisina e le caratteristiche ultrastrutturali sia dei mitocondri che delle zoospore hanno portato al riconoscimento che questi tre gruppi dovrebbero essere classificati altrove nell’albero eucariotico. La presenza di spore flagellate è ora considerata una morfologia convergente nei chytridiomiceti e in questi altri gruppi, e i dati molecolari hanno collocato gli oomiceti, i labirinthulomiceti e gli ipocitriomiceti all’interno della stirpe protista Stramenopila con un supporto schiacciante.
Anche i gruppi all’interno dei Chytridiomycota si sono dimostrati instabili, soprattutto perché la tassonomia classica dipendeva solo da pochi caratteri morfologici, spesso non omologhi. Anche se altri hanno aperto la strada a studi sistematici ultrastrutturali delle zoospore negli anni ’60 e ’70, è stato Barr (1980) che ha usato formalmente i caratteri ultrastrutturali per separare un nuovo ordine (Spizellomycetales) dalle Chytridiales. Inoltre, ha basato le descrizioni dei generi nel nuovo ordine sui caratteri delle zoospore. Infatti, i cinque ordini di Chytridiomycota (Tabella 1) descritti sulla base della loro ultrastruttura zoosporica (Barr 1980, 2001) sono coerenti con le attuali filogenesi molecolari (vedi sotto), dimostrando la robustezza di questi caratteri. Per esempio, la vecchia descrizione ordinale dei Monoblepharidales basata sulla morfologia del tallo non era inclusiva, perché alcuni generi (Harpochytrium e Oedogoniomyces) mancano della riproduzione sessuale oogama e delle ife miceliali che caratterizzano questo ordine. Nella tassonomia basata sulla morfologia, l’ordine Harpochytriales descriveva questi funghi morfologicamente semplici. Tuttavia, i caratteri zoosporici ultrastrutturali (ad esempio, Gauriloff et al. 1980), soprattutto quelli associati al cinetide (corpo basale e strutture associate), sono sufficienti per classificare i generi Harpochytrium e Oedogoniomyces all’interno delle Monoblepharidales. L’ordine Harpochytriales è stato infine abbandonato. In un altro esempio, i caratteri ultrastrutturali delle zoospore hanno rivelato la necessità di riclassificare il genere Physoderma, parassita delle piante, dalle Chytridiales alle Blastocladiales (Lange e Olson 1980), sebbene la morfologia del tallo di Physoderma spp. assomigli fortemente a quella delle Chytridiales. Le analisi dei caratteri ultrastrutturali hanno anche dimostrato (Barr 1980) che esistono diversi cladi all’interno del più grande ordine di chitrid, le Chytridiales. Questi stessi cladi (Tabella 1) sono stati supportati ed estesi dall’analisi delle sequenze 18S rDNA (James et al. 2000). Le filogenesi molecolari basate su più geni (vedi sotto) promettono di risolvere le questioni più difficili dell’ordine di ramificazione dei cinque ordini di chytridiomycete e dei raggruppamenti superiori all’interno di questi ordini.
La collocazione delle specie nell’altro gruppo di funghi “inferiori”, Zygomycota, è basata sulla produzione di talli cenocitici, la mancanza di spore mobili in qualsiasi stadio di sviluppo, e la mancanza di centrioli durante la mitosi. La classificazione di questo gruppo non è stata particolarmente stabile e gli autori di diverse analisi recenti delle sequenze ribosomiche nucleari hanno addirittura messo in dubbio la monofilia degli Zygomycota, così come quella dei Chytridiomycota. L’evidenza ultrastrutturale, che è stata così preziosa nell’ipotizzare relazioni all’interno dei Chytridiomycota, non si è dimostrata definitiva nel risolvere le proposte di riclassificazione di questa divisione basata sull’evidenza molecolare. Per esempio, è stato suggerito che Basidiobolus (Zygomycota, Entomophthorales) potrebbe appartenere ai chytridi, un suggerimento intrigante alla luce del mantenimento in Basidiobolus di un anello di microtubuli in un organello associato al nucleo e simile al centriolo (McKerracher e Heath 1985). Questo potrebbe indicare una recente divergenza da un antenato flagellato. Tuttavia, gli studi molecolari non hanno risolto questa questione con un adeguato supporto statistico (Nagahama et al. 1995; Jensen et al. 1998). È stato anche suggerito che i Blastocladiales (Chytridiomycota) potrebbero raggrupparsi all’interno degli Zygomycota (Bruns et al. 1992; Nagahama et al. 1995; James et al. 2000), un suggerimento ulteriormente supportato dalla posizione del blastocladialean Allomyces nelle filogenesi basate su dati mitocondriali (Paquin et al. 1997), sebbene non confermato in analisi successive che utilizzano metodi di inferenza più sofisticati (Leigh et al. 2003; Bullerwell et al. 2003b). Contraddice questo suggerimento anche il fatto che l’ultrastruttura delle zoospore dei blastocladialei presenta caratteristiche tipiche dei membri dei Chytridiomycota. Infine, Schüßler et al. (2001) hanno separato le Glomales (Glomerales), che contengono i funghi micorrizici arbuscolari ecologicamente importanti, in un nuovo phylum, i Glomeromycota. Gli autori hanno basato questa decisione sui risultati della loro analisi delle sequenze SSU rDNA, e ipotizzano che i Glomeromycota probabilmente condividono un’ascendenza comune con il clade Ascomycota-Basidiomycota. Saranno necessari molti più dati genomici (mitocondriali e nucleari) da un’ampia selezione di specie per affrontare queste questioni.
In contrasto con le difficoltà storiche e attuali nella classificazione dei funghi inferiori, la collocazione delle specie in Ascomycota o Basidiomycota non è stata modificata in larga misura negli ultimi anni. I caratteri sessuali su cui si basa la divisione di questi phyla, che sono visibili al microscopio ottico, definiscono gruppi che sono rimasti stabili attraverso l’avvento dei caratteri ultrastrutturali e molecolari. I miceli di entrambi questi gruppi sono regolarmente settati, entrambi i gruppi formano cellule dikaryotic prima della riproduzione sessuale, e alcune specie di entrambi i phyla producono una forma di crescita a lievito. Gli ascomiceti si riproducono sessualmente per mezzo di ascospore, che sono prodotte all’interno di un ascus (cellula simile a un sacco all’interno del quale avvengono la cariogamia, la meiosi e la successiva mitosi). I membri dei Basidiomycota si riproducono sessualmente per mezzo di basidiospore che si formano esternamente da un basidio (una cellula all’interno della quale avviene la cariogamia e la meiosi). Alcuni aspetti della classificazione dei funghi superiori, tuttavia, sono stati notevolmente migliorati dalle nuove tecnologie; per esempio, il sequenziamento dei geni ribosomiali nucleari ha permesso a molti “deuteromiceti” (funghi di entrambi i phyla, ma principalmente ascomiceti, che sono classificati dalle loro strutture riproduttive asessuali) di essere correlati con il loro stadio o parenti che si riproducono sessualmente. Inoltre, mentre le classiche sequenze morfologiche, ultrastrutturali e nucleari dei ribosomi hanno fornito informazioni insufficienti a chiarire le profonde divisioni all’interno di questi phyla con un supporto adeguato, i dati delle sequenze proteiche mitocondriali si sono dimostrate adatte a risolvere molte di queste relazioni (vedi sotto).