DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1743670
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41788331
تاريخ النشر: 2026-02-18
المؤلف: Hui Li وآخرون
الموضوع الرئيسي: تفاعلات النباتات والميكروبات والمناعة
نظرة عامة
تؤدي الفطريات دورًا مزدوجًا في النظم البيئية، حيث تعمل كمهندسين بيئيين حيويين وكممرضين مهمين يؤثرون على البشر والحيوانات والنباتات. تأثيرها عميق، حيث يتم الإبلاغ عن ملايين العدوى الغازية سنويًا وخسائر زراعية كبيرة تهدد الأمن الغذائي. على الرغم من هذه التحديات، تسهم الفطريات في تقديم خدمات بيئية أساسية، بما في ذلك التحلل واحتجاز الكربون، وهي مصادر قيمة للإنزيمات والمواد الحيوية المستدامة. إن التقدم الأخير في تقنيات مثل علم الأحياء الخلوية الفردية وعلم الأحياء المكاني، وميكروسكوبية الإلكترون المبردة، وتعلم الآلة، يغير فهم علم الأحياء الفطري، وينقل البحث من الدراسات الوصفية إلى أطر تنبؤية وترجمية تسهل اكتشاف الأدوية والابتكارات البيوتكنولوجية.
تؤكد الخاتمة على الدور المعقد للفطريات في المرونة البيئية، والأمن الغذائي، والصحة العالمية، مع تسليط الضوء على قدرتها على التكيف مع الضغوط البشرية مثل تغير المناخ والممارسات الزراعية. لقد أدى دمج الأدوات المتقدمة، بما في ذلك نمذجة مدعومة بـ AlphaFold وتحرير الجينوم باستخدام CRISPR، إلى إنشاء مجموعة أدوات قوية لتسريع اكتشاف أهداف مضادات الفطريات وتطوير تقنيات بيولوجية مستدامة. ومع ذلك، فإن التحديات مثل مقاومة مضادات الفطريات، والفجوات في معرفة التنوع البيولوجي، والاختناقات الترجمية تعيق التقدم. يتطلب معالجة هذه القضايا نهج صحة واحدة يعزز التعاون عبر مجالات الإنسان والحيوان والبيئة، مما يضمن الاعتراف بالفطريات كشركاء ديناميكيين في تطوير حلول مرنة ومستدامة لصحة الكوكب.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على الدور الحاسم للفطريات في الغلاف الحيوي للأرض، مع التأكيد على وظائفها كمحللات، ومتعاونات، ومرضى، بالإضافة إلى إنتاجها لجزيئات نشطة حيويًا. الفطريات ضرورية لخدمات النظام البيئي مثل دورة المغذيات وتكوين التربة، ومع ذلك، فإن العبء العالمي للأمراض الفطرية، الذي يُقدّر بـ 6.5 مليون عدوى غازية وحوالي 3.8 مليون وفاة سنويًا، لا يزال يُقدّر بشكل كبير. إن تغير المناخ يغير من بيئة الفطريات وديناميات الأمراض، مما يؤدي إلى ظهور سلالات فطرية تتحمل الحرارة يمكن أن تصيب مضيفين جدد. وقد أدى ذلك إلى مبادرات عالمية، بما في ذلك قائمة مسببات الأمراض الفطرية ذات الأولوية لمنظمة الصحة العالمية، لمعالجة القلق المتزايد بشأن مقاومة مضادات الفطريات ضمن إطار صحة واحدة.
تناقش الورقة أيضًا المرونة البيئية للفطريات، التي تمتد تأثيراتها إلى ما وراء صحة الإنسان لتشمل الحياة البرية والأنظمة البيئية، كما يتضح من تأثير مرض chytridiomycosis على تجمعات البرمائيات. تلعب الفطريات أدوارًا حيوية في كل من البيئات الأرضية والمائية، حيث تنظم دوران المادة العضوية وتساهم في الدورة البيوجيوكيميائية. إن التقدم الأخير في تقنيات الأومكس وتعلم الآلة يحول أبحاث الفطريات، مما يمكّن من التحليلات التنبؤية والتطبيقات المبتكرة في البيوتكنولوجيا والزراعة وإعادة تأهيل البيئة. تهدف المراجعة إلى تجميع النتائج الحديثة عبر ثلاثة مجالات مترابطة: المرضية، والبيئة، والبيوتكنولوجيا، مما يبرز الفطريات كتهديدات صحية عالمية ناشئة ومحركات مهمة للابتكار المستدام.
الطرق
تناقش هذه القسم التقدمات الأخيرة في تطوير المواد المعتمدة على الفطريات (MBMs) من المراحل المفاهيمية إلى المنتجات الهندسية، مع التركيز بشكل خاص على العمل المتوقع في 2024-2025. تم تحقيق تحسينات رئيسية في الأداء الميكانيكي، مثل معامل يونغ وقوة الشد، من خلال تقنيات مثل الربط المتقاطع بعد النمو، والتكثيف، وترتيبات المركبات (d’Errico et al., 2024).
تسلط المراجعات الشاملة الضوء على مبادئ التصميم لمركبات الفطريات و”الجلود الشبيهة بالجلد”، إلى جانب طرق التوسع وتحديد مجالات التطبيق (Shankar et al., 2024; Camilleri et al., 2025). بالإضافة إلى ذلك، تظهر الدراسات الموجهة نحو الأجهزة إمكانيات جلود الفطريات كركائز مرنة ومستدامة للتطبيقات الإلكترونية (Pruckner et al., 2025). التركيز المركزي لهذا البحث هو التلاعب بكثافة الخيوط، ومحتوى الرطوبة، والربط المتقاطع للبوليمرات للانتقال من الرغوات الشبيهة بالفلين إلى مواد هيكلية أو حواجز أو إلكترونية أكثر تقدمًا.
المناقشة
تقدم قسم المناقشة في الورقة البحثية نظرة شاملة على المرضية الفطرية، مع تسليط الضوء على الآليات المعقدة التي تمكن الفطريات من الازدهار في بيئات المضيفين المختلفة. تشير النتائج الرئيسية إلى أن تشكيل الأغشية الحيوية هو سمة حاسمة للعديد من الفطريات الانتهازية، مثل *Candida auris*، مما يعزز قدرتها على مقاومة العلاجات المضادة للفطريات والاستجابات المناعية. إن قدرة هذه الفطريات على تشكيل الأغشية الحيوية لا تساعد فقط في التهرب من المناعة ولكن أيضًا تعقد جهود القضاء عليها بسبب مقاومتها للمطهرات والجفاف. علاوة على ذلك، تؤكد الورقة على دور التشكيل، وخاصة الانتقال من الخميرة إلى الخيوط في مسببات الأمراض مثل *Candida albicans*، والذي يتم تنظيمه بواسطة مسارات الإشارات المحفوظة والعوامل البيئية، مما يسهل غزو الأنسجة وتعديل المناعة.
تناقش القسم أيضًا الآثار الأوسع لعلم الأمراض الفطري عبر مضيفين مختلفين، بما في ذلك النباتات والحشرات والأنظمة المائية. تستخدم مسببات الأمراض الفطرية استراتيجيات متخصصة للتلاعب بالاستجابات المناعية للمضيفين واستخراج المغذيات، مما يظهر القدرة التكيفية التطورية لهذه الكائنات. على سبيل المثال، تقوم الفطريات المسببة للأمراض النباتية بتوصيل بروتينات فعالة تقمع دفاعات النبات، بينما تستغل الفطريات المسببة للأمراض الحشرية أنظمة المناعة لدى الحشرات من خلال الاختراق الإنزيمي وإنتاج المستقلبات المثبطة للمناعة. تؤكد النتائج على أهمية فهم التفاعلات الفطرية ضمن إطار صحة واحدة، حيث تشكل هذه المسببات تهديدات كبيرة لصحة الإنسان والحيوان والبيئة، بينما تقدم أيضًا فرصًا للتقدم البيوتكنولوجي في اكتشاف الأدوية والزراعة المستدامة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1743670
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41788331
Publication Date: 2026-02-18
Author(s): Hui Li et al.
Primary Topic: Plant-Microbe Interactions and Immunity
Overview
Fungi serve a dual role in ecosystems, acting as both vital ecological engineers and significant pathogens affecting humans, animals, and plants. Their impact is profound, with millions of invasive infections reported annually and considerable agricultural losses that threaten food security. Despite these challenges, fungi contribute essential ecosystem services, including decomposition and carbon sequestration, and are valuable sources of enzymes and sustainable biomaterials. Recent advancements in technologies such as single-cell and spatial omics, cryoelectron microscopy, and machine learning are revolutionizing the understanding of fungal biology, shifting research from descriptive studies to predictive and translational frameworks that facilitate drug discovery and biotechnological innovations.
The conclusion emphasizes the complex role of fungi in ecological resilience, food security, and global health, highlighting their adaptability to anthropogenic pressures like climate change and agricultural practices. The integration of advanced tools, including AlphaFold-enabled modeling and CRISPR genome editing, has created a robust toolkit for accelerating antifungal target discovery and developing sustainable biotechnologies. However, challenges such as antifungal resistance, gaps in biodiversity knowledge, and translational bottlenecks hinder progress. Addressing these issues necessitates a One Health approach that fosters collaboration across human, animal, and environmental domains, ensuring that fungi are recognized as dynamic partners in developing resilient and sustainable solutions for planetary health.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the critical role of fungi in Earth’s biosphere, emphasizing their functions as decomposers, mutualists, and pathogens, as well as their production of bioactive molecules. Fungi are essential for ecosystem services such as nutrient cycling and soil formation, yet the global burden of fungal diseases, estimated at 6.5 million invasive infections and nearly 3.8 million deaths annually, remains significantly underestimated. Climate change is altering fungal ecology and disease dynamics, leading to the emergence of thermotolerant fungal lineages that can infect new hosts. This has prompted global initiatives, including the World Health Organization’s Fungal Priority Pathogens List, to address the rising concern of antifungal resistance within a One Health framework.
The paper also discusses the ecological versatility of fungi, which extend their influence beyond human health to wildlife and ecosystems, exemplified by the impact of chytridiomycosis on amphibian populations. Fungi play vital roles in both terrestrial and aquatic environments, regulating organic matter turnover and contributing to biogeochemical cycling. Recent advancements in omics technologies and machine learning are transforming fungal research, enabling predictive analyses and innovative applications in biotechnology, agriculture, and environmental remediation. The review aims to synthesize recent findings across three interconnected domains: pathogenicity, ecology, and biotechnology, framing fungi as both emerging global health threats and significant drivers of sustainable innovation.
Methods
The section discusses recent advancements in the development of mycelium-based materials (MBMs) from conceptual stages to engineered products, particularly focusing on work anticipated in 2024-2025. Key improvements in mechanical performance, such as Young’s modulus and tensile strength, are achieved through techniques like post-growth cross-linking, densification, and composite lay-ups (d’Errico et al., 2024).
Comprehensive reviews highlight design principles for mycelium composites and “leather-like” skins, alongside methods for scaling and identifying application niches (Shankar et al., 2024; Camilleri et al., 2025). Additionally, device-oriented studies demonstrate the potential of mycelium skins as flexible and sustainable substrates for electronic applications (Pruckner et al., 2025). The central focus of this research is the manipulation of hyphal density, moisture content, and polymer cross-linking to transition from cork-like foams to more advanced structural, barrier, or electronic materials.
Discussion
The discussion section of the research paper provides a comprehensive overview of fungal pathogenicity, highlighting the complex mechanisms that enable fungi to thrive in various host environments. Key findings indicate that biofilm formation is a critical feature of many opportunistic fungi, such as *Candida auris*, which enhances their resilience against antifungal treatments and immune responses. The ability of these fungi to form biofilms not only aids in immune evasion but also complicates eradication efforts due to their resistance to disinfectants and desiccation. Furthermore, the paper emphasizes the role of morphogenesis, particularly the yeast-to-hyphal transition in pathogens like *Candida albicans*, which is regulated by conserved signaling pathways and environmental factors, facilitating tissue invasion and immune modulation.
The section also discusses the broader implications of fungal pathobiology across different hosts, including plants, insects, and aquatic systems. Fungal pathogens utilize specialized strategies to manipulate host immune responses and extract nutrients, demonstrating the evolutionary adaptability of these organisms. For instance, plant-pathogenic fungi deliver effector proteins that suppress plant defenses, while entomopathogenic fungi exploit insect immune systems through enzymatic penetration and the production of immunosuppressive metabolites. The findings underscore the importance of understanding fungal interactions within a One Health framework, as these pathogens pose significant threats to human, animal, and environmental health, while also presenting opportunities for biotechnological advancements in drug discovery and sustainable agriculture.