stringtranslate.com

Вольвокс

Volvox — полифилетический род хлорофитныхзеленых водорослей семейства Volvocaceae . Виды вольвокса образуют сферические колонии , насчитывающие до 50 000 клеток, и по этой причине их иногда называют шаровидными водорослями . Они обитают в различных пресноводных средах обитания, и впервые о них сообщил Антони ван Левенгук в 1700 году. Вольвоксы отделились от одноклеточных предков примерно 200 миллионов лет назад . [1]

Описание

Колония вольвокса : 1) Хламидомонадоподобная клетка, 2) Дочерняя колония, 3) Цитоплазматические мостики, 4) Межклеточный гель, 5) Репродуктивная клетка, 6) Соматическая клетка.

Volvox — полифилетический род из клады вольвоциновых зеленых водорослей. [2] Каждая зрелая колония вольвокса состоит из тысяч клеток двух дифференцированных типов клеток: многочисленных жгутиковых соматических клеток и меньшего количества зародышевых клеток, отсутствующих в соме, которые встроены в поверхность полой сферы или ценобия , содержащего внеклеточную матрица [1] состоит из гликопротеинов . [3]

Взрослые соматические клетки состоят из одного слоя жгутиками, обращенными наружу. Клетки плавают скоординировано, с четкими передним и задним полюсами. Клетки имеют передние глазки , которые позволяют колонии плыть к свету. Клетки колоний более базальной клады Euvolvox соединены между собой тонкими тяжами цитоплазмы , называемыми протоплазматами. [4] Число клеток указывается во время разработки и зависит от количества раундов деления. [2]

Воспроизведение

Вольвокс факультативно половой и может размножаться как половым, так и бесполым путем. В лаборатории чаще всего наблюдается бесполое размножение; относительная частота полового и бесполого размножения в дикой природе неизвестна. Переход от бесполого размножения к половому может быть вызван условиями окружающей среды [5] и выработкой феромона, индуцирующего пол. [6] После успешного оплодотворения образуются диплоидные зиготы , устойчивые к высыханию.

Бесполая колония включает как соматические (вегетативные) клетки, которые не размножаются, так и крупные неподвижные гонидии внутри, которые производят новые колонии бесполым путем путем многократного деления . При половом размножении образуются два типа гамет . Виды вольвокса могут быть однодомными и раздельнополыми . Мужские колонии выделяют многочисленные пакеты сперматозоидов, а в женских колониях отдельные клетки увеличиваются и становятся оогаметами или яйцеклетками. [2] [7]

Кирк и Кирк [8] показали, что производство феромонов, индуцирующих пол, может быть запущено в соматических клетках коротким тепловым шоком , нанесенным бесполым растущим организмам. Индукция секса тепловым шоком опосредована окислительным стрессом , который, вероятно, также вызывает окислительное повреждение ДНК. [5] [9] Было высказано предположение, что переключение на половой путь является ключом к выживанию при стрессах окружающей среды, включая жару и засуху . [10] В соответствии с этой идеей, индукция секса включает в себя путь передачи сигнала , который также индуцируется у вольвокса при ранении. [10]

Инверсия колонии

Инверсия колоний - это особая характеристика развития отряда Volvocaceae, которая приводит к тому, что жгутики новых колоний обращены наружу. Во время этого процесса бесполые репродуктивные клетки (гонидии) сначала подвергаются последовательным клеточным делениям с образованием эмбриона в форме вогнутой или чашеобразной формы или плакеи, состоящей из одного слоя клеток. Сразу после этого клеточный слой оказывается наизнанку по сравнению со взрослой конфигурацией — апикальные концы протопластов зародыша, из которых формируются жгутики, ориентированы внутрь плакеи. Затем эмбрион подвергается инверсии, во время которой клеточный слой инвертируется с образованием сфероидальной дочерней колонии с апикальными концами и жгутиками дочерних протопластов, расположенными снаружи. Этот процесс обеспечивает соответствующее передвижение сфероидальных колоний Volvocaceae. Механизм инверсии был тщательно исследован на клеточном и молекулярном уровнях с использованием модельного вида Volvox carteri . [11]

Эмбриональная инверсия у вольвокса. ( а ) Взрослый сфероид V. globator, содержащий несколько эмбрионов. (б) Эмбрион, претерпевающий инверсию типа А (например, V. carteri). (c) Эмбрион, подвергающийся инверсии типа B (например, V. globator, V. aureus). ( d ) Световая микрофотография показывает полутонкий срез эмбриона V. globator с клетками различной формы. (e) Схематическое изображение клеток в области, отмеченной (d). ПК: ячейки в форме лопастей, два разных вида иллюстрируют анизотропную форму; СК: веретенообразные клетки; красная линия: положение цитоплазматических мостиков (ЦБ). (f) 3D-изображения одного эмбриона V. globator на трех последовательных стадиях инверсии. (g) Оптические среднесагиттальные сечения эмбриона на (f). (h) Прослеженные контуры клеточного листа, наложенные на сечения на (g), с кривизной κ, обозначенной цветом. (i) Поверхности вращения, рассчитанные по усредненным контурам. [12]

Места обитания

Вольвокс — род пресноводных водорослей, встречающихся в прудах и канавах, даже в неглубоких лужах. [7] По словам Чарльза Джозефа Чемберлена , [13]

«Самое благоприятное место для его поиска — это более глубокие пруды, лагуны и канавы, куда поступает обильная дождевая вода. Говорят, что там, где вы найдете ряску , вы, вероятно, найдете и вольвокса ; и это правда, что такой вода благоприятна, но затенение неблагоприятно. Посмотрите, где вы найдете Sphagnum , Vaucheria , Alisma , Equisetum fluviatile , Utricularia , Typha и Chara . Доктор Ньюланд сообщает, что Pandorina , Eudorina и Gonium обычно встречаются в составе зеленой накипи на валяется на полях, где держат свиней. С этими формами часто ассоциируется жгутиконосец Euglena ».

История

Антони ван Левенгук впервые сообщил о наблюдениях вольвокса в 1700 году. [14] [15]

После некоторых рисунков Генри Бейкера (1753 г.) [16] Линней (1758 г.) [17] описал род Volvox с двумя видами: V. globator и V. chaos . Вольвокс хаос — это амеба, ныне известная как Chaos (род) sp. [18] [19]

Эволюция

Предки вольвокса произошли от одиночных клеток, которые первоначально напоминали Chlamydomonas , и образовали многоклеточные колонии по крайней мере 200 миллионов лет назад , в триасовый период . [1] [20] Средняя стадия, кониум, содержала 16 хламидомонадоподобных клеток. Оценка с использованием последовательностей ДНК примерно 45 различных видов вольвоциновых зеленых водорослей, включая вольвокс , предполагает, что переход от одиночных клеток к недифференцированным многоклеточным колониям занял около 35 миллионов лет. [1] [20]

Рекомендации

  1. ^ abcd Университет Аризоны (22 февраля 2009 г.). «Одноклеточные водоросли совершили скачок к многоклеточности 200 миллионов лет назад». Наука Дейли .
  2. ^ abc Кирк, Дэвид Л. (1998).Вольвокс : Поиск молекулярных и генетических истоков многоклеточности и клеточной дифференциации . Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-0-521-45207-6.
  3. ^ Холлманн, А. (2003). «Внеклеточный матрикс и индуцирующий пол феромон у вольвокса». Внеклеточный матрикс и индуцирующий пол феромон у вольвокса. Международный обзор цитологии. Том. 227. стр. 131–182. doi : 10.1016/S0074-7696(03)01009-X. ISBN 978-0-12-364631-6. ПМИД  14518551.
  4. ^ Икусима, Н.; Маруяма, С. (1968). «Протоплазматическая связь у вольвокса ». Журнал эукариотической микробиологии . 15 (1): 136–140. doi :10.1111/j.1550-7408.1968.tb02098.x.
  5. ^ аб Недельку, AM; Мишо, RE (2003). «Секс как реакция на окислительный стресс: влияние антиоксидантов на сексуальную индукцию в факультативно-сексуальной линии». Учеб. Биол. Наука . 270 (Приложение 2): S136–9. дои : 10.1098/rsbl.2003.0062. ПМК 1809951 . ПМИД  14667362. 
  6. ^ Халлманн, Армин (2003). «Внеклеточный матрикс и индуцирующий пол феромон у вольвокса». Международный обзор цитологии . 227 : 131–182. doi : 10.1016/S0074-7696(03)01009-X. ISBN 978-0-12-364631-6. ПМИД  14518551.
  7. ^ аб Пауэрс, Дж. Х. (1908). «Дальнейшие исследования вольвокса с описанием трех новых видов». Труды Американского микроскопического общества . 28 : 141–175. дои : 10.2307/3220908. JSTOR  3220908.
  8. ^ DL, Кирк; Кирк, ММ (1986). «Тепловой шок вызывает выработку сексуального индуктора у вольвокса». Наука . 231 (4733): 51–4. Бибкод : 1986Sci...231...51K. дои : 10.1126/science.3941891. ПМИД  3941891.
  9. ^ Недельку, AM; Марку, О; Мишо, RE (2004). «Секс как реакция на окислительный стресс: двукратное увеличение количества активных форм кислорода в клетках активирует половые гены». Учеб. Биол. Наука . 271 (1548): 1591–6. дои :10.1098/rspb.2004.2747. ПМК 1691771 . ПМИД  15306305. 
  10. ^ аб Амон, П; Хаас, Э; Сампер, М. (1998). «Феромон, вызывающий секс, и ранение запускают один и тот же набор генов у многоклеточной зеленой водоросли Volvox». Растительная клетка . 10 (5): 781–9. дои : 10.2307/3870664. JSTOR  3870664. PMC 144025 . ПМИД  9596636. 
  11. ^ Ямасита, С; Аракаки, ​​Ю; Каваи-Тойока, Х; Нога, А; Хироно, М; Нодзаки, Х. (ноябрь 2016 г.). «Альтернативная эволюция сфероидальной колонии у вольвоциновых водорослей: анализ развития эмбриогенеза у Astrephomene (Volvocales, Chlorophyta)». БМК Эвол. Биол . 16 (1): 243. doi : 10.1186/s12862-016-0794-x . ПМК 5103382 . ПМИД  27829356.  Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.
  12. ^ Стефани Хён, Аурелия Р. Хонеркамп-Смит, Пьер А. Хаас, Филипп Хук Тронг и Раймонд Э. Гольдштейн Phys. Преподобный Летт. 114, 178101 – опубликовано 27 апреля 2015 г.Эта статья содержит цитаты из этого источника, доступного по лицензии Creative Commons Attribution 3.0 (CC BY 3.0).
  13. ^ Чемберлен, Чарльз Джозеф (2007) [1932]. «Хлорофицы». Методы гистологии растений . Читать книги. стр. 162–180. ISBN 978-1-4086-2795-2.
  14. ^ ван Левенгук, Антони (1700). «Часть письма г-на Антони ван Левенгука о червях в овечьей печени, комарах и животных в экскрементах лягушек». Философские труды Королевского общества . 22 (260–276): 509–518. Бибкод : 1700RSPT...22..509В. дои : 10.1098/rstl.1700.0013 .
  15. ^ Херрон, М. (2015). «…из бигнефов огромного фанда…». Блог Fierce Roller , [1] Архивировано 3 июня 2016 г. в Wayback Machine .
  16. ^ Бейкер, Х. (1753). Работа для микроскопа . Р. Додсли: Лондон, пл. XII, ф. 27, [2].
  17. ^ Линней, К. (1758). Systema naturae per regna tria naturae, вторые классы, ордины, роды, виды, cum характерибусы, дифференциис, синонимы, локусы . Томус И. Editio decima, reformata. Editio Decima Revisa. Том. 1 стр. [i-iv], [1]-823. Holmiae [Стокгольм]: impensis прямой. Лаврентий Сальвий.
  18. ^ Херрон, М. (2016). Двигаемся без конечностей! Линней о Вольвоксе. Блог Fierce Roller , [3] Архивировано 3 июня 2016 г. в Wayback Machine .
  19. ^ Спенсер, Массачусетс, Ирвин, Л.М. и Джарвис, CE (2009). Типизация линнеевских названий, относящихся к номенклатуре водорослей. Таксон 58: 237-260, [4] Архивировано 8 мая 2016 г. в Wayback Machine .
  20. ^ Аб Херрон, доктор медицины; Хакетт, доктор медицинских наук; Эйлуорд, ФО; Мишо, RE (2009). «Триасовое происхождение и ранняя радиация многоклеточных вольвоциновых водорослей». Труды Национальной академии наук США . 106 (9): 3254–3258. Бибкод : 2009PNAS..106.3254H. дои : 10.1073/pnas.0811205106 . ПМЦ 2651347 . ПМИД  19223580. 

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме Volvox .
Wikispecies содержит информацию, связанную с Volvox .