Acetabularia

Acetabularia
clasificare stiintifica
Domeniu:eucarioteRegatul:PlanteSub-regn:plante verziDepartament:alge verziClasă:UlvoficiaOrdin:DasycladiumFamilie:PolyphysaceaeGen:Acetabularia
Denumire științifică internațională
Acetabularia J. V. Lamour. , 1812
feluri
vezi textul

Acetabularia ( lat.  Acetabularia ), cunoscută și sub numele de „paharul sirenei” [1]  este un gen de alge verzi [2] , o alge unicelulare sifon gigant [3] cu un singur nucleu celular [4] .

Sunt cunoscute și alte celule mari - celulele nervoase (de exemplu, axonii de calmar gigant ), [5] [6] fibre de linie de plante sau ouă de păsări și alte animale. Dar, în acest caz, un organism unicelular adult atinge o dimensiune de ordinul a câțiva centimetri. Pentru prima dată această calitate a acetabulariei a fost descrisă în anii 1930 de către biologul german Joachim Gemmerling [4] [7] .

Tulpina unei plante adulte are o lungime de 2–3 cm [8] până la 4–6 cm, iar un capac (umbrelă) are până la 1 cm în diametru [9] . La unele specii, lungimea tulpinii ajunge la 10 cm [10] și chiar 18 cm [11] .

Acetabularia trăiește în mări într-un climat tropical și subtropical [2] (în special, în Marea Mediterană, în Oceanul Indian și în Marea Caraibelor) [4] .

Acetabularia trăiește în ape puțin adânci și este adesea deteriorată de surf . Adaptarea evolutivă la acest mediu este capacitatea de a regenera toate părțile pierdute, cu excepția nucleului celular . În același timp, singurul nucleu al acestei plante unicelulare se află în rizoid (piciorul) atașat de pietre [4] .

În condiții de laborator, este folosit ca obiect convenabil în studiul interacțiunii nuclear - plasmă [2] .

Primele publicații

Organismul a fost descris pentru prima dată în 1586 (Mattoli, 1586), urmat 54 de ani mai târziu de o a doua publicație (Parkinson, 1640) și 172 de ani mai târziu de o a treia (Linneaus, 1758). În anii 1930 Gemmerling a descoperit natura unicelulară a algelor. A urmat o explozie de publicații între 1950 și 1980, ajungând la cinci sute pe deceniu (în timpul celei mai mari creșteri din anii 1970 - în principal pe ritmuri și electrofiziologie), după care a început să scadă (un grafic al numărului de publicații este dat aici) [ 12] .

Clasificare

Conform clasificării adoptate în URSS (conform lui V.I. Kefeli , 1978), Acetabularia ( Acetabularia ) aparține tipului de alge verzi ( Chlorophyta ), clasei izoflagelatelor ( Isocontae ), ordinului sifoanelor ( Siphonales ), la familia dasyclads ( Dasycladaceae ) [ 10 ] .

Dasycladaceae ( Dasycladaceae ) sunt acum clasificate ca membru al clasei Ulvophyceae ( Graham et Wilcox, 2000), deși van den Hoek și colab .

Acetabularia este, de asemenea, sinonim cu unul dintre genurile fungice, Cyphellopus ( Index Fungorum , MycoBank ).

Specie

Clădire

Acetabularia este un organism unicelular [14] , o celulă mononucleară gigantică cu o structură complexă [15] .

Este format dintr-un rizoid cu un nucleu, o tulpină și o umbrelă (capac) [3] .

Tulpina, în vârf cu un capac, are o lungime de până la 5 cm.În partea inferioară a tulpinii se află un rizoid, unde se află singurul nucleu al acestui organism unicelular [15] .

Acetabularia trăiește în ape puțin adânci. Cu picior (rizoid), este atașat de pământul stâncos [16] .

Căciula (pălăria) este formată dintr-un spire de gametangii topite sau netopite [2] . Astfel, în A. mediterranea mediteraneană , gametangiile au crescut împreună într-o singură pălărie sau umbrelă [17] . La o altă specie, A. crenulata din Marea Caraibelor, lobulii (gametangiile) umbrelei sunt în formă de banană [18] și diverg radial de la vârful tulpinii [11] .

Ciclul de viață

În natură, ciclul de viață complet al Aceiabularia mediterranea este de aproximativ trei ani, iar în condiții de laborator poate fi redus la câteva luni [9] (până la aproximativ 6 luni) [2] .

1 - Celulele flagelate ( gameți ) cu o înveliș moale și doi flageli la capăt ies din chistul care a iernat primăvara [2] [9] .

2 - Gameții înoată ceva timp, apoi copulează în perechi [2] [9] . În acest caz, perechile alcătuiesc gameți din diferite chisturi. [4] :96

3 - După aproximativ două zile, se formează o celulă diploidă ( zigot ) [9] .

4 - In primul an de viata, celula este formata dintr-un rizoid (picior ramificat), cu care este atasata de substrat, si o tulpina fara umbrela. Toamna, tulpina se usucă și cade, iar rizoidul rămas hibernează din cauza substanțelor depozitate [2] [9] .

5 - În primăvara următoare, o tulpină nouă crește cu un germen de umbrelă (unul sau mai multe spirale sterile care mor toamna) [2] [9] .

6 - În al treilea an, se formează o tulpină matură și o umbrelă (un spire de gametangia ). În timpul finalizării fazei vegetative, nucleul se împarte (se rupe) în mod repetat [11] , iar nucleele secundare mici formate (10-20 mii) se mută în umbrelă (în gametangii) [2] [9] [10] .

7 - Nucleii sunt colectați în chisturi cu pereți groși. Toamna, chisturile ies din umbrelă și iernează în stare liberă [2] [9] . Conform unui punct de vedere, în interiorul chistului au loc mai multe diviziuni nucleare, ultima dintre acestea fiind de natură reductivă ( meioză ). După un alt punct de vedere, mai modern [19] , fisiunea de reducere are loc într-un stadiu mai precoce, în timpul dezintegrarii unui nucleu gigant situat în rizoid [11] . Citoplasma este concentrată în jurul fiecărui nucleu de chist și se formează o membrană celulară [2] [9] .

Există un punct de vedere (Berger, Liddle, 2003), conform căruia ciclul de viață de 3 ani al acetabularii mediteraneene A. mediterranea , reprodus de literatura educațională din sursele secolului al XIX-lea, nu este de fapt confirmat de observații și experimente. Experimentele acestor cercetători au arătat că, deși o celulă poate rămâne latentă în apă rece la 10°C, își poate finaliza ciclul de viață într-un singur sezon [20] .

Creșterea într-un mediu artificial

Pentru prima dată tehnica de creștere a acetabularii a fost descrisă de Gemmerling (1931) și Beth (1953) [21] .

Acetabularia, când a fost transferată în laborator, a refuzat să crească chiar și în apa de mare din habitatele corespunzătoare, până când Gemmerling a adăugat un decoct de pământ de grădină în apă [22] .

Compoziția mediului de creștere a Acetabularia mediterranea , care a fost folosită de mult timp în diferite laboratoare [23] :

Componente Piese pe litru
NaNO 3 100 mg
Na2HPO4 _ _ _ 20 mg
Extract de sol 2-5 ml
apa naturala de mare 1 l

Ulterior, Shepard (1970) a dezvoltat un mediu complet artificial bazat pe apă distilată, mai multe săruri diferite cu adaos de vitamine (tabelul de compoziție este dat în link), care vă permite să mențineți dezvoltarea normală a acetabulariei [21] .

Regenerare

Acetabularia are o caracteristică care îi permite să-și sintetizeze umbrela și alte părți după îndepărtarea rădăcinii sau a nucleului situat în rădăcină [24] .

O plantă enucleată (nucleată) este capabilă să restaureze părțile pierdute: umbrelă, rizoid: totul cu excepția nucleului. Astfel de plante mor după câteva luni. Dimpotrivă, părți ale acestei plante unicelulare cu nucleu sunt capabile să se recupereze în mod repetat după deteriorare [9] .

Următoarele experimente au fost efectuate cu regenerarea acetabularii [25] [26] [27] :

În Rusia, academicianul Academiei Ruse de Științe Lev Sandakhchiev a fost implicat în experimente privind regenerarea acetabulariei [28] .

Transplantul nuclear

Miezul acetabularii este viabil: fiind izolat de organism și purificat, acesta poate fi păstrat într-o soluție de zahăr timp de 24 de ore [4] .

Când un nucleu al unei alte specii este transplantat într-o acetabulară, un nou nucleu „da comenzi” pentru a construi o nouă pălărie. Dar dacă există încă o rezervă a „substanței care formează pălării” de tip vechi în tulpină, atunci ca rezultat, se formează o celulă hibridă amestecată în proprietățile sale [4] .

Gemmerling a efectuat substituția de nucleu la două specii de acetabulare: A. mediterranea și A. crenulata , care diferă prin forma calotei. Miezul a fost transplantat sau tulpina a fost fuzionată cu rizoidul diferitelor specii. Calota a căpătat forma inerentă speciei de la care a fost luat nucleul [29] .

Când un nucleu a fost transplantat în A. mediterranea de la A. Wettsteini în 1935, Gemmerling a primit plante de tip Wettsteini , dar în unele cazuri organismele aveau semne ale ambelor forme. Referitor la aceste plante neobișnuite, el a scris [30] :

„Dar în 6 cazuri au apărut mai întâi formațiuni de tip mediterranea (viculturi tipice și posibil pălării subdezvoltate), dar apoi pălăria Wettsteini. Formarea formațiunilor mediterranea se bazează pe acțiunea nucleului Wettsteini. În aceste cazuri s-a transplantat porţiunea anterioară a mediteraneei, care conţinea deja substanţe formatoare mai mult sau mai puţin specifice speciei. Ei au intrat în acțiune în primul rând și, așa cum era de așteptat, au indus formarea mediteraneei; abia atunci a acţionat miezul lui Wettsteini.

Ritm circadian

Ritmul producției de oxigen de către o plantă depinde de momentul zilei: în timpul zilei eliberează mai mult oxigen decât noaptea, deoarece fotosinteza necesită lumină pentru reacția de fotosinteză. Cu toate acestea, acest ritm se păstrează dacă acetabularia este iluminată constant și non-stop: ceasul biologic intern al corpului funcționează. Astfel de procese periodice sunt numite circadian sau ritm circadian (circadian) . Ele sunt inerente tuturor organismelor vii ale căror celule au un nucleu (inclusiv unicelular, plante și ciuperci, precum și animale și oameni) [4] :95 .

Dacă schimbați ritmul de iluminare (iluminați algele noaptea și nu ziua), faza ritmului circadian al plantei se va schimba în sens invers. Dacă, după aceea, nucleele sunt modificate la plantele care au faza opusă, atunci ritmul se va stabili după scurt timp prin ordinul nucleului corespunzător [4] :95 .

Planta tinde să-și întoarcă pălăria astfel încât să cadă mai multă lumină asupra ei. În plus, cloroplastele se deplasează în interiorul celulei pentru a fi pe suprafața acesteia în timpul zilei, iar noaptea unele dintre ele coboară în partea inferioară a acesteia. Acest ritm de mișcare intracelulară a cloroplastelor este de asemenea menținut la o temperatură și iluminare constante pe tot parcursul zilei [4] :96 .

La temperatură și iluminare constante, cercetătorii au măsurat diferența de potențial electric (tensiune) dintre capetele superioare și inferioare ale algei și au găsit același ritm circadian endogen [4] :96 .

Ritmul circadian se menține chiar și după îndepărtarea nucleului și chiar și după divizarea celulei în mai multe părți mici, ceea ce indică localizarea ceasului biologic în citoplasmă sau pe membrana exterioară a celulei [4] :95 .

În operele de cultură

Literatură

Atlas de fotografii

Note

  1. ↑ Belyakova G. A., Pchelkin A. V. „Alge and lichens” . Consultat la 30 martie 2010. Arhivat din original pe 9 aprilie 2009.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Acetabularia / N. P. Gorbunova // Angola - Barzas. - M .  : Enciclopedia Sovietică, 1970. - ( Marea Enciclopedie Sovietică  : [în 30 de volume]  / redactor-șef A. M. Prokhorov  ; 1969-1978, vol. 2).
  3. ↑ 1 2 „Ontogeneză”, Academia de Științe a URSS. Volumul 19 - 1988, p. 200 . Preluat la 2 octombrie 2017. Arhivat din original la 17 octombrie 2016.
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Acetabularia - alge și model  (link inaccesibil) . Conform materialelor revistei „Bild der Wissenshaft” (Germania) // Science and Life. - 1985. - Nr. 3. - P. 93-96, insert V.
  5. ↑ doc (link în jos) . Preluat la 23 august 2010. Arhivat din original la 4 martie 2016. 
  6. ↑ http://evolution.powernet.ru/library/human_brain.html Arhivat 17 noiembrie 2011 pe Wayback Machine http://www.peeep.us/cc8c91ef Arhivat 8 martie 2016 pe Wayback Machine
  7. ↑ KM.RU Cel mai mare organism unicelular. 14.10.2004  (link indisponibil)
  8. ↑ Kyle A. Serikawa și Dina F. Mandoli. O analiză a morfogenezei verticii reproductive a Acetabularia acetabulum // Planta, Volumul 207, Numărul 1 / Noiembrie 1998 pp. 96-104 [1]  (link indisponibil)
  9. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Morfogeneza algei Acetabularia Arhivat 1 decembrie 2009.
  10. ↑ 1 2 3 Creșterea plantelor: mecanisme primare. Valentin Ilici Kefeli, Consiliul științific pentru problemele de fiziologie și biochimie a plantelor (Academia de Științe a URSS), Institutul de fiziologie a plantelor n.a. K. A. Timiryazev. 1978 - Total pagini: 288, p. 38 [2]
  11. ↑ 1 2 3 4 Cursul plantelor inferioare. Manual pentru elevi. Ed. M. V. Gorlenko . - M .: Liceu, 1981. - 504 p., pag. 144-148 (DJVU)
  12. ↑ Kwang W. Jeon . International Review of Cytology: A Survey of Cell Biology, Academic press, 1998, p. 12. [3]
  13. ↑ Sigrid Berger . Foto-Atlas de Dasycladales vii. Sistematica și vârsta Dasycladales. [4] Arhivat pe 5 ianuarie 2010 la Wayback Machine
  14. ↑ Progrese în biologia modernă, volumele 85-86. Academia de Științe a URSS. pp. 75, 80. [5]
  15. ↑ 1 2 Nikolai Petrovici Dubinin „Evoluția populațiilor și a radiațiilor” 1966, p. 51
  16. ↑ „Science and Life”, numerele 1-4 1985 p. 95
  17. ↑ vezi fotografia http://paleopolis.rediris.es/cg/CG2006_BOOK_02/CG2006_B02_Fig_099.htm Arhivat 21 decembrie 2009 la Wayback Machine
  18. ↑ vezi fotografia http://paleopolis.rediris.es/cg/CG2006_BOOK_02/CG2006_B02_Fig_135.htm Arhivat 21 decembrie 2009 la Wayback Machine
  19. ↑ Christiaan Hoek, DG Mann, Hans Martin Jahns . Algele: o introducere în fiziologie. Presa universitară Cambridge. - 1995, p. 443. [6]
  20. ↑ BERGER Sigrid ; LIDDLE Larry B. Ciclul de viață al Acetabularia (Dasycladales, Chlorophyta): relatările manuale sunt greșite. ISSN: 0031-8884. Ficologie A. 2003, voi. 42, nr.2, pp. 204-207 [4 pagini] [7]
  21. ↑ 12 Frederick S. Russell . Progrese în biologia marine, volumul 14. p. 142
  22. ↑ scinote.ru Cercetare celulară | Note științifice  (link indisponibil)
  23. ↑ Frederick S. Russell . Progrese în biologia marine, volumul 14. p. 142
  24. ↑ M. A. Grachev, Institutul Limnologic al Filialei Siberiei a Academiei Ruse de Științe (Irkutsk), „Science First Hand”, lucrările conferinței, 2006 ISSN 1810-3960. [8] Arhivat pe 12 iunie 2016 la Wayback Machine
  25. ↑ Günter Vogel und Hartmut Angermann: Taschenbuch der Biologie. 2. Auflaj. VEB Gustav Fischer Verlag, Jena 1979, Lizenznummer:261 700/174/79 Bd.1
  26. ↑ Dr.rer.nat Erik Heinz Benedix, Dr.rer.nat.habil S. Jost Casper ua: Urania Pflanzenreich. 1. Auflaj. Urania-Verlag, Leipzig/Jena/Berlin 1974, VLN. 212-475/26/74 Bd.: Niedere Pflanzen
  27. ↑ Wolfgang Miram und Karl-Heinz Scharf (Hrsg.): Biologie heute SII. Schroedel Schulbuchverlag, Hanovra 1988, ISBN 3-507-10540-3
  28. ↑ „Science in Siberia” N 45 (2630) 22 noiembrie 2007 Preluat la 30 martie 2010. Arhivat din original la 6 iulie 2013.
  29. ↑ Hammerling, 1943 în carte. Srb şi colab., 1965, op. de Zhimulev Igor Fedorovich. Genetica generala si moleculara. Un curs de prelegeri pentru studenții din anul 3. Capitolul 14 Copie arhivată (link indisponibil) . Consultat la 30 martie 2010. Arhivat din original la 19 aprilie 2009. 
  30. ↑ Gemmerling, 1935, op. conform I. E. Glushchenko „Hibridarea vegetativă a plantelor” (1948), pp. 24-25. Copie arhivată (link indisponibil) . Consultat la 9 septembrie 2010. Arhivat din original pe 9 septembrie 2010. 
  31. ↑ Jules Verne . Douăzeci de mii de leghe sub mări. Pe. din fr. - N. Yakovleva, E. Korsh. „Opere colectate”, v.4. M., Editura Statelor de Ficțiune, 1956. [9] Arhivat la 16 martie 2010 la Wayback Machine
  32. ↑ Refdoc