Tetraspora
|
|
| Tetraspora | |
|---|---|
| Ilustracja Tetraspora gelatinosa | |
| Klasyfikacja naukowa | |
| (nierankingowe): | Viridiplantae |
| Dział: | Chlorofity |
| Klasa: | chlorophyceae |
| Zamówienie: | Chlamydomonadale |
| Rodzina: | Tetrasporaceae |
| Rodzaj: |
Tetraspora Link od Desv. |
| Gatunek | |
|
|
Tetraspora to rodzaj zielonych alg z rodziny Tetrasporaceae z rzędu Chlamydomonadales , podział Chlorophyta . Gatunki Tetraspora to jednokomórkowe zielone algi, które występują w układach po cztery i składają się z komórek pakowanych razem w galaretowatą otoczkę, która tworzy makroskopowe kolonie. Są to przede wszystkim organizmy słodkowodne, chociaż odnotowano kilka przypadków, w których znaleziono je zamieszkujące środowiska morskie, a nawet zanieczyszczone zbiorniki wodne. Tetraspora gatunki można znaleźć na całym świecie, z wyjątkiem Antarktydy. Pomimo wszechobecności, największy rozrost gatunku tego rodzaju obserwuje się w polarnych strefach klimatycznych .
Tetraspora są nieruchome i zamiast wici posiadają pary pseudowici, które są częścią aparatu rzekomorzęskowego . Średnia średnica komórki Tetraspora wynosi od 6 do 13 μm. Energia jest gromadzona w drodze fotosyntezy przez dwa chloroplasty w kształcie kubków, dzięki czemu gatunek jest głównym producentem . Zakwity odnotowano w zanieczyszczonych środowiskach z powodu nadmiernego wzrostu amoniaku z odpadów przemysłowych i obecnie są one związane ze spadkiem różnorodności biologicznej w takich zbiornikach wodnych.
W przypadku gatunków należących do tego rodzaju możliwe jest zarówno rozmnażanie płciowe, jak i bezpłciowe. Ponadto mitoza jest dobrze zdefiniowana u gatunków Tetraspora ; szczególnie badane w T. gelatinosa . Podział komórki obejmuje skomplikowany układ mikrotubul , kompleksów ciała podstawowego i obejmuje wykorzystanie struktur takich jak fikoplasty i protoplasty .
Badania wykazały właściwości przeciwdrobnoustrojowe niektórych gatunków. Ponadto Tetraspora jest ważnym fotobiologicznym producentem wodoru i dlatego jest intensywnie poszukiwana pod kątem wykorzystania jako biopaliwo . Od 2019 roku do tego rodzaju sklasyfikowano trzydzieści gatunków.
Etymologia
Nazwa rodzajowa Tetraspora pochodzi od słowa tetrad; co odnosi się do potwierdzenia czterech. Tetra to po grecku cztery, a spora to po łacinie komórki, opisując w ten sposób gatunki tego rodzaju jako istniejące w grupach po cztery.
Historia
Rodzaj Tetraspora został po raz pierwszy opisany przez Linka ex Desvaux w roku 1818, gdzie celem rodzaju było zorganizowanie glonów z zarodnikami ułożonymi w potwierdzeniach tetrad. W pierwszych klasyfikacjach gatunki Tetraspora klasyfikowano do rzędu Tetrasporales pod Chlorophyta . Jednak dzięki analizie molekularnej stwierdzono, że Tetraspora miały podobną morfologię ciała podstawowego jak Chlamydomonas a także miał podobieństwo molekularne w rDNA SSU. To zmieniło klasyfikację z rzędu Tetrasporales na Chlamydomonadales (lub Volvocales), gdzie nadal mieszkają.
Siedlisko
Tetraspora to przede wszystkim organizmy słodkowodne zasiedlające ekosystemy takie jak strumienie, jeziora, rzeki, stawy. Można je znaleźć w trudnych warunkach, takich jak ścieki termiczne i odpady przemysłowe. Jednak niedawno odkryto, że Tetraspora mają zdolność adaptacji i zamieszkiwania w środowiskach morskich, które są wyjątkowo bogate w składniki odżywcze i otrzymują odpływy słodkowodne z rzek. Gatunki znaleziono zarówno w zbiornikach wód stojących, jak i swobodnie płynących, chociaż morfologia gatunków między tymi dwoma typami wód nieznacznie się różni. Badania fizykochemiczne siedlisk wykazały, że Tetraspora gatunki tolerują szeroki zakres pH: (4,5-9,63), ale najczęściej występują w zbiornikach wodnych o pH między 6-7. Podobnie optymalne warunki wzrostu dla gatunków z rodzaju Tetraspora to alkaliczne, nisko mezotroficzne i płytkie zbiorniki słodkowodne. Co ciekawe, gatunki okazały się również najliczniejsze i dobrze zadomowione na korytach wolno płynących strumieni i rzek; gdzie na ogół przybierają postać cienkich nitkowatych makroskopowych kolonii.
Tetraspora występują na wszystkich kontynentach z wyjątkiem Antarktydy i mogą występować na wszystkich szerokościach geograficznych. Dlatego występują we wszystkich strefach klimatycznych: polarnych, tropikalnych, ciepłych i chłodnych strefach umiarkowanych oraz strefach równikowych. Chociaż mogą występować we wszystkich strefach klimatycznych, najbardziej optymalnymi strefami są strefy umiarkowane chłodne i polarne. Wynika to z faktu, że gatunek woli zimną wodę od ciepłej.
Ekologia
Podobnie jak większość innych zielonych alg, Tetraspora jest również fotoautotroficzna . Ich zdolność do przeprowadzania fotosyntezy stawia je w punkcie początkowym wodnych łańcuchów pokarmowych i sieci pokarmowych. Tetraspory działają jako producenci pierwotni , a zatem są odpowiedzialni za wychwytywanie i przyswajanie energii, która będzie przekazywana na kolejne poziomy troficzne.
W zbiornikach wodnych związanych ze ściekami, odpadami przemysłowymi i rybołówstwem udokumentowano zakwity Tetraspora . Wyrzucanie ścieków, ścieków przemysłowych i rybołówstwa prowadzi do antropogenicznej eutrofizacji , w której dochodzi do nadmiernej augmentacji amoniaku; główne źródło azotu dla niektórych gatunków Tetraspora . Sugeruje się, że nadmiar azotu przyczynia się do niekontrolowanej proliferacji komórek Tetraspora ; powodując zakwity glonów. Tetraspora zakwity mają negatywny wpływ na ogólną ekologię środowiska, ponieważ przesuwają i zmieniają właściwości chemiczne wody. Wynika to z faktu, że wraz ze wzrostem masy może wystąpić niedotlenienie i/lub niedotlenienie, które mogą mieć szkodliwy wpływ na różnorodność biologiczną i przeżywalność innych organizmów, takich jak ryby.
Morfologia
Gatunki z rodzaju Tetraspora to jednokomórkowe zielone algi, w których poszczególne komórki są nieruchome i mają kształt kulisty lub eliptyczny. Te pojedyncze komórki są ułożone w zestawy lub wielokrotności czterech; mogą to być komórki cztery na cztery lub dwa na dwa. Wszystkie komórki są otoczone makroskopową śluzowatą matrycą, która tworzy makroskopowe kolonie. W otoczce komórki są równomiernie rozmieszczone i ogólnie otoczka śluzowa tworzy nieregularny zarys o asymetrycznych kształtach i krawędziach.
Stwierdzono, że wielkość komórek różni się w zależności od rodzaju gatunku Tetraspora i rodzaju strefy klimatycznej, w której gatunek ten występuje. Średnia średnica gatunków z rodzaju Tetraspora waha się od 6-13 μm, przy czym gatunki w tropikach są zwykle najmniejsze (6-9 μm), następnie gatunki strefy umiarkowanej (6-14 μm) i gatunki polarne (7,5-13 μm). Różnica w wielkości komórek wpływa zatem również na rozmiary kolonii, ale rozmiary kolonii różnią się również w zależności od tego, czy komórki znajdują się w wodzie stojącej, czy płynącej. W wodzie stojącej kolonie mogą mieć długość od 5 do 10 cm, podczas gdy w wodzie płynącej kolonie mogą osiągać długość do 50 cm. Oprócz wpływu na wielkość kolonii, rodzaj wody (stojąca lub swobodnie płynąca) wpływa również na morfologię kolonii. Większość makroskopowych kolonii Tetraspora mają cylindryczny charakter, ale w stojącej wodzie kolonie mogą wyglądać jak krótkie worki i maczugi z plechami , które przypominają balony. Z drugiej strony kolonie płynącej wody mają tendencję do tworzenia wąskich cylindrycznych struktur, przy czym plechy są również mniej lub bardziej cylindryczne i czasami mogą być lekko zaokrąglone na pochewkach.
Struktury komórkowe/anatomia
Gatunki z rodzaju Tetraspora zawierają dwie pseudooflagella jako część aparatu rzekomorzęskowego, dwa kielichowate chloroplasty z barwnikami chlorofilowymi A i B, pojedynczą pirenoid i kurczliwe wakuole znajdujące się wewnątrz cytoplazmy. Dodatkowo widać ziarna skrobi pokrywające pyrenoid, a ściany komórek są cienkie.
Tetraspora nie posiadają wici o konfiguracji włókien mikrotubularnych 9 + 2, zamiast tego mają pseudowici z potwierdzeniem włókien 9 + 0; gdzie nie ma dwóch środkowych włókien rurkowych. Istnieją dwie pseudoflagelulle, które istnieją w parze i obie wystają z przedniego obszaru komórki do galaretowatej macierzy. Dodatkowo stwierdzono, że pseudowici są dłuższe niż rzeczywiste komórki. Pseudoflagella jest częścią aparatu rzekomorzęskowego, który składa się z układu mikrotubul cytoplazmatycznych, układu włókien prążkowanych, ciał podstawnych i samych pseudowici. Każdy z Pseudoflagella ma wzór w paski, gdzie widać, że regularnie mają pasiaste struktury jasnych i ciemnych sekcji o równej długości. Średnio długość pseudowici wynosi od 70 do 120 μm długości i 0,70-1,60 μm szerokości, ale mogą one osiągać długość do 155 μm.
Koło życia
Rozmnażanie w rodzaju Tetraspora może być zarówno seksualne, jak i bezpłciowe. Rozmnażanie płciowe odbywa się w izogamiczny , ale czasami, w zależności od gatunku, może być również izogamiczne lub oogamiczne . Podział bezpłciowy w Tetraspora następuje poprzez podział mitotyczny; produktami mogą być dwie lub cztery jednojądrowe komórki potomne. Oprócz komórek wegetatywnych rozmnażanie bezpłciowe może również wytwarzać zoospory , które mogą działać jako autospory w zakresie od dwóch do ośmiu na komórkę.
Gdy warunki życia stają się mniej korzystne, wiele gatunków z rodzaju Tetraspora ma również zdolność formowania się w hipanospory zwane akinetami . Akineties to grubościenne, brązowe zarodniki o średnicy 12,9-15,80 μm i grubości ścianki komórkowej 0,6-1,10 μm. Pełnią funkcję komórek spoczynkowych, które są odporne na niskie temperatury i wysychanie. Proces podziału dojrzałych pokrewieństwa przeprowadzany jest przez ameboidalne protoplasty znajdujące się wewnątrz błon śluzowych.
Opisano podział komórek w gatunkach Tetraspora . Należy zauważyć, że przed rozpoczęciem mitozy komórki stają się nieruchome, a ciała podstawne znajdujące się na powierzchni komórek zaczynają się wycofywać. Powoduje to migrację jądra preprofazy w kierunku cofającego się kompleksu ciała podstawowego, wokół którego zaczynają gromadzić się mikrotubule . Kompleks ciała podstawowego układa się tak, aby był ściśle związany z jednym biegunem komórki, tworząc wrzeciono mitotyczne znane jako otwarte okienka polarne. Ponadto spekuluje się, że samo wrzeciono może być również unicentryczne. Ostatecznie mikrotubule rozciągają się od wrzeciona i podczas anafazy , przenikają przez okienka i rozszczepiają jądro. Następnie, do telofazy, jądro reformuje się, ale fikoplast . Ponadto protoplast znajduje się wewnątrz ściany komórkowej i zauważono, że obraca się w ścianie podczas rozszczepienia; proces, o którym wiadomo, że zachodzi w komórce przechodzącej przez bruzdy.
Praktyczne znaczenie
Analiza aktywności fitotoksycznej i cytotoksycznej niektórych gatunków Tetraspora wykazała działanie antybiotyczne na określone gatunki grzybów i bakterii, co oznacza, że gatunki Tetraspora mogą pomóc w opracowaniu lub komponowaniu antybiotyków. Ponadto wiadomo, że gatunki Tetraspora są organizmami wytwarzającymi dużo wodoru. Jest to istotne, ponieważ gazowy wodór jest uważany za obiecujące czyste paliwo. Oznacza to, że Tetraspora mogą potencjalnie pełnić funkcję fotobiologicznych producentów wodoru i zielonych biopaliw.