Alai

Volvox Case Study Guide täcker upp Klassificering, egenskaper, Volvox i mikroskop, reproduktion (asexuell och sexuell reproduktion)

Volvox är en planktonal alg som flyter fritt i sötvatten. Det finns cirka 20 arter som tillhör dessa släkten. I växtriket framstår den som det vackraste och mest attraktiva objektet. Den finns i sötvatten i form av gröna bollar som är stora som ett knappnålshuvud. De är precis synliga för blotta ögat, ca 0,5 mm i diameter.

Detaljerad guide med alla aspekter

Algerna på grund av det specifika simmönstret kallas ofta för rullalger. Dess tillväxt observeras ofta i tillfälliga eller permanenta sötvattendammar, bassänger, diken och även i sjöar. Tillväxten är riklig när temperatur och organiskt material finns tillgängligt i tillräcklig mängd. Den förökar sig så ofta och rikligt att vattnet i dammarna blir grönt (vattenblomning). Våren och regnperioden är de vanliga perioderna för dess aktiva vegetativa tillväxt. När den ogynnsamma perioden börjar (sommaren) försvinner algen och passerar en ogynnsam period i form av zygot. Volvoxen tillverkar sin egen föda genom fotosyntes.

Volvoxklassificering

• Klass: Klorofyceae
• Ordning: Ordning: Volvocales
• Underordning: Chlamydomonadineae
• Familj: Chlamydomonadineae
• : Sphaerellaceae
• Släkte: De vanligaste arterna av Volvox är V. globator, V. aureus; V. prolificus, V. rouseletti, V. merelli.
  

  Volvox egenskaper

  Plantkropp (Gametophyten)

  Volvox är en coenobial grönalg, {(koloniplantkropp som inte har ett fast antal celler, t.ex. Volvox aureus) (coenobium-plantkropp som har ett fast antal celler, t.ex, Pandorina moruma, antalet celler är 4, 8, 16 eller 32. Eudorina unicocca, antalet celler 16, 32 eller 64)}. Bland de rörliga formerna är Coenobium av Volvox de största, mycket differentierade och välutvecklade algerna. Varje coenobium är en ellipsoid eller ihålig sfärisk kropp med ett exakt markerat fint slemdefinierat lager. Den inre delen av coenobium består av diffluent (vattnigt) slem, medan cellerna är ordnade i ett enda lager i periferin.

  

  Kolonins rörelse åstadkoms genom den gemensamma verkan av de enskilda cellernas flageller. Varje coenobium har en bestämd främre och en bakre ände. Coenobium visar polaritet, det rör sig och roterar långsamt och visar ett anmärkningsvärt samarbete mellan cellerna i främre och bakre änden under rörelsens gång. Volvox är inte en individ utan en sammanslutning av ett antal liknande celler, av vilka var och en fungerar som en oberoende individ och utför sin egen näring, andning och utsöndring och visar inget samarbete mellan cellerna i dessa funktioner. Antalet celler per coenobium varierar t.ex. 500-1000 hos V. aureus, 1500-20 000 hos V. globator och till och med upp till ca 60 000 hos V. rouseletti.

  Cellstruktur

  Enligt forskningen har varje enskild cell sin identitet. Den är omgiven av sitt eget stora gelatinösa, hölje, som kan stå i konflikt med höljen hos angränsande celler eller vara skilda från varandra. Då de är distinkta är de vinklade genom ömsesidig kompression och är vanligen sexkantiga i sin kontur. Fig.,2.22. En betydande yta av gelatinöst material hjälper alltså till att skilja en cell från en annan cell. Hos de flesta arter är varje cell förbunden med sina grannceller genom en rad protoplasmatiska eller cytoplasmatiska strängar (plasmodesmae Fig. 2.22) som bildas under celldelningen och kolonins utveckling. De protoplasmatiska trådarna kan vara tunna och fina hos V. aureus, runda hos V. globator; eller kilformade hos V. mononae, eller kan saknas som hos V. tertius.

  I konturerna liknar den enskilda cellen hos Volvox Chlamydomopas. Varje cell har framtill insatt ett par lika långa flageller. Båda flagellerna är av pisksnärtstyp. Flagellerna sticker ut utanför coenobiums yta i det omgivande vattnet. Nära flagellas bas finns två eller flera kontraktila vakuoler. Protoplasten har olika former beroende på arten. I V. tertius protoplast i V. aureus är den rundad och av Chlamydomonas-typ, medan den i V. globator protoplast är av stjärnformig typ med diffus kloroplast och utspridda kontraktila vakuoler.

  Volvox encellig eller flercellig

  Vegetativa celler i en ung koloni är gröna och likadana till storlek och form, men i äldre kolonier ökar vissa celler i den bakre regionen tio gånger, eller mer, i storlek jämfört med en normal cell. De utvecklar många pyrenoider ökar i storlek och beter sig som reproduktiva celler. De kan vara asexuella eller sexuella. I vissa fall kan samma koloni bära både asexuella och sexuella celler. I den främre delen förblir kolonins celler endast vegetativa och jämförelsevis mindre. I det främre området bär cellerna en större ögonfläck. En koloni består alltså av två typer av celler: reproduktiva celler och somatiska celler.

  Volvox kan tjäna som exempel på det första steget mot samordning och arbetsdelning. En koloni av Volvox kan betraktas som en flercellig typ som består av celler som är åtskilda för att utföra olika funktioner. De celler som utför olika funktioner är,

  • Vegetativa celler som sysslar med tillverkning av föda och är involverade i fortplantningen,
  • Asexuella celler som producerar dotterkolonier
  • Sexuella celler: Producerar ägg och producerar antheridium

  Volvox under mikroskop

  Nedan följer en mikroskopisk bild av en koloni av volvox:

  

  Volvox reproduktion

  Till skillnad från Chlamydomonas uppvisar cellerna i en koloni av volvox funktionell specialisering. Den reproducerar sig både asexuellt och sexuellt. I början av växtsäsongen (gynnsamma förhållanden). reproduktionen är asexuell. Det är av denna anledning som alla kolonier som samlas in vid ett tillfälle är antingen asexuella eller sexuella.

  Asexuell reproduktion

  Asexuell reproduktion sker i början av växtsäsongen under gynnsamma förhållanden. I de tidigare stadierna är alla celler i en koloni likadana men senare lagrar några få celler i den bakre halvan av kolonin födan och ökar i storlek. Dessa kraftigt förstorade celler är specialiserade asexuella celler som kallas gonidier (singular gonidium). Deras antal varierar från två till femtio i ett enda coenobium.

  Utveckling av dottercoenobium från Gonidium

  Inför delningen är gonidierna något inskjutna in i koloniens inre och kan särskiljas som en rad vegetativa celler på grund av sin större storlek, rundade form, avsaknad av flageller och ögonfläckar, framträdande kärna, flera pyrenoider och tätt granulärt cytoplasma. Varje gonidium ligger inom ett klumpigt gelatinöst hölje.

  

  Den första delningen av gonidieprotoplasten är longitudinell d.v.s. anterio-posteriorplanet av coenobium. Den andra delningen är också longitudinell och i rät vinkel mot den första. Var och en av de dotterceller som på så sätt bildas delar sig återigen i längdled så att en åttacellsplatta bildas. Den blir böjd med sin konkava yta vänd utåt. Detta åttacellsstadium är känt som Plakeastadiet. Simultana längsgående delningar av dotterceller fortsätter i flera cellgenerationer (upp till 14, 15 eller 16 gånger hos V. rouseletti).

  I det sextoncelliga stadiet är cellerna arrangerade inom periferin av en ihålig sfär, med en liten öppning, phialoporen mot utsidan av föräldracoenobium. I detta stadium är alla cellerna nakna och i kontakt med varandra. Deras främre ändar är vända mot sfärens centrum. I takt med att invaginationen fortskrider förstoras phialoporen kraftigt. När invikningen av den bakre delen (invaginationen) börjar trycka igenom phialoporen, blir dess omgivande kanter krullade bakåt och glider gradvis nedåt tills hela strukturen är inverterad. Phialoporen, som nu uppvisar ett antal veck, blir gradvis stängd. Inversionsprocessen tar ungefär tre till fem timmar. I vissa onormala fall sker inversionen inte alls vilket rapporteras i V. minor.

  

  Cellerna i dottercoenobium börjar nu separeras från varandra genom utveckling av slemmiga delar (cellvägg). Varje cell får slutligen ett par flageller och ett cellmembran. Dotterkolonin (coenobium) hålls fortfarande kvar inom den ursprungliga cellväggen som så småningom utvecklas till ett slemmigt membran som omger den. Flera dottercoenobier kan utvecklas samtidigt i en moderkoloni. De kan således fylla den ihåliga mittenregionen i moderkolonin.

  Dotterkoenobierna frigörs i samband med att moderkolonin dör och förfaller. Ibland släpps dotterkolonierna inte fria under en längre tid och utvecklar dotterkolonier. Således kan så många som 2-4 generationer av fängslade dotterkolonier ses i en ursprunglig föräldrakoloni, särskilt hos V. africanus.

  Sexuell fortplantning

  Volvox uppvisar avancerad oogamös typ av sexuell fortplantning som sker genom bildning av antheridier och oogonia. De kan bildas på samma coenobium (monoetisk) som hos V. globator eller på olika coenobium (dioetisk) som hos V. aureus. Monocious-arter är protandriska (antheridierna utvecklas först) och därför kommer befruktning i sådana arter att ske mellan antherozoiden och ägget från olika växter. Det är ganska intressant att sexuella kolonier ofta saknar asexuellt bildade dotterkolonier. I ett coenobium finns de celler som är avsedda att bilda könsorgan i den bakre halvan. De betraktas som specialiserade celler. Könsorganen (gametangia) produceras i färre antal. Under bildandet av gametangier blir cellen förstorad och rundad och kastar flagellerna, men den förblir förknippad med andra celler genom fina protoplasmatiska trådar. Det manliga gametangtum kallas antheridium medan det kvinnliga oogonium.

  Protoplasten i ett antheridium genomgår upprepade celldelningar på ett sätt som liknar det som observeras vid utvecklingen av en asexuell gonidialcell till en dotterkoloni (dvs. plakeastadiet). På så sätt bildas en massa av små, nakna, biflagellära, fusiforma antherozoider som är 16-512 till antalet i ett antheridium. Dessa grupperas som en platt platta utom hos V. aureus där antherozoiderna ses i en asexuell koloni. Antherozoidernas plakea dissocieras och frigör antherozoiderna.

  Antherozoid

  Varje antherozoid är en biflagellat, långsträckt, konisk eller fusiform struktur med en enda kärna och en liten gulgrön eller blekgrön kloroplast.

  

  Oogonium

  Oogoniacellen förstoras avsevärt och kastar sina flageller och protoplasmatiska förbindelser med granncellerna. Cellen blir rundad eller kolvformad med en stor del av sin del som sticker ut i coenobiumets inre. I detta skede kallas den oogonium vars hela del omvandlas till ett enda sfäriskt ägg med ett näbbliknande utskjutande mot ena sidan. Genom denna ände går antherozoid in i oogoniumet. Ägget (oosfären) innehåller en stor centralt placerad kärna och en parietal kloroplast med pyrenoider. Det är rikligt lagrat med reservsubstanser som ofta tas upp från granncellerna genom protoplasmatiska strängar.

  

  Fruktning

  Anterozoiderna frigörs i grupper vid tidpunkten för befruktningen och dessa förblir intakta tills de når ägget. Antherozoiderna släpps sedan fria. Endast en antherozoid smälter samman med ägget och resulterar i bildandet av oosporer. Oosporen utsöndrar därefter en treskiktad slät eller taggig vägg i tre lager. Den ackumulerar tillräckligt med hematokrom (röda färgpigmentkorn som troligen är xantofyll i naturen) som ger den ett orangefärgat utseende. I detta skede kan den kallas zygot.

  Oospore och dess groddning

  Den yttre väggen, exospore, kan vara slät (V. globator) eller taggig (V. speematospaera). Det mellersta lagret är mesospore och det inre är endospore. Zygoten innehåller tillräckligt med reservnäringsmaterial och andra inneslutningar. Zygoten hålls alltså kvar av coenobium som kan frigöras genom att den gelatinösa matrisen sönderdelas. Efter frigörelsen lägger den sig på botten av bassängen och kan förbli livskraftig i flera år.

  

  När gynnsamma förhållanden uppstår utvecklas zygoten på olika sätt. Hos V. campensis delar sig zygotkärnan meiotiskt och bildar fyra kärnor, tre av dem degenererar och en överlever: Den överlevande kärnan med cytoplasmainnehållet lämnar vesikeln. I detta skede kan den betecknas som swarmer (stort antal eller tät grupp, av insekter, celler etc.) den simmar fritt och delar sig och återdelar sig för att bilda ett nytt coenobium. Under groningen blir de yttre två väggskikten gelatinösa och det inre skiktet bildar en vesikel som senare fylls med zygotens protoplast. Hos V. rouseletti och V. minor omvandlas zygotens protoplast till en enda zoospore som genom ytterligare delningar bildar ett nytt coenobium. Ett sådant coenobium består av ett mindre antal celler som förökar sig asexuellt i sex eller fler generationer och varje gång ökar antalet i de efterföljande generationerna.

  

  Zygoten är den enda diploida fasen i Volvox livscykel och därför är den huvudsakliga växtkroppen haploid. Därför måste zygoten genomgå reduktionsdelning vid bildandet av en ny koloni.