Acetabularia

Acetabularia
clasificación cientifica
Dominio:eucariotasReino:PlantasSub-reino:plantas verdesDepartamento:alga verdeClase:ulvoficiaOrdenar:DasycladiumFamilia:polifisáceasGénero:Acetabularia
nombre científico internacional
Acetabularia J. V. Lamour. , 1812
Tipos
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Acetabularia ( del lat.  Acetabularia ), también conocida como el “vidrio de sirena” [1]  es un género de algas verdes [2] , un alga gigante sifón unicelular [3] con un núcleo unicelular [4] .

También se conocen otras células grandes: células nerviosas (por ejemplo, axones de calamar gigante ), [5] [6] fibras bastas de plantas o huevos de pájaros y otros animales. Pero en este caso, un organismo unicelular adulto alcanza un tamaño del orden de varios centímetros. Por primera vez esta calidad de acetabularia fue descrita en la década de 1930 por el biólogo alemán Joachim Gemmerling [4] [7] .

El tallo de una planta adulta tiene una longitud de 2–3 cm [8] a 4–6 cm, y una copa (paraguas) tiene hasta 1 cm de diámetro [9] . Para algunas especies, la longitud del tallo alcanza los 10 cm [10] e incluso los 18 cm [11] .

Acetabularia vive en los mares en un clima tropical y subtropical [2] (en particular, en el Mar Mediterráneo, en el Océano Índico y el Mar Caribe) [4] .

La acetabularia vive en aguas poco profundas y, a menudo, se daña con el oleaje . La adaptación evolutiva a este entorno es la capacidad de regenerar todas las partes perdidas, excepto el núcleo celular . A su vez, el único núcleo de esta planta unicelular se encuentra en el rizoide (pata) adherido a las piedras [4] .

En condiciones de laboratorio, se utiliza como un objeto conveniente en el estudio de la interacción nuclear - plasma [2] .

Primeras publicaciones

El organismo fue descrito por primera vez en 1586 (Mattoli, 1586), seguido 54 años después por una segunda publicación (Parkinson, 1640) y 172 años después por una tercera (Linneaus, 1758). en la década de 1930 Gemmerling descubrió la naturaleza unicelular de las algas. Siguió una explosión de publicaciones entre 1950 y 1980, alcanzando las quinientas por década (durante el mayor aumento en la década de 1970, principalmente sobre ritmos y electrofisiología), después de lo cual comenzó a disminuir (aquí se proporciona un gráfico del número de publicaciones) [ 12] .

Clasificación

Según la clasificación adoptada en la URSS (según V.I. Kefeli , 1978), la Acetabularia ( Acetabularia ) pertenece al tipo de algas verdes ( Chlorophyta ), a la clase de los isoflagelados ( Isocontae ), al orden de los sifones ( Siphonales ), a la familia de las dasyclads ( Dasycladaceae ) [ 10 ] .

Las Dasycladaceae ( Dasycladaceae ) ahora se clasifican como miembros de la clase Ulvophyceae ( Graham et Wilcox, 2000), aunque van den Hoek et al .

Acetabularia también es sinónimo de uno de los géneros fúngicos, Cyphellopus ( Index Fungorum , MycoBank ).

Especies

Edificio

La acetabularia es un organismo unicelular [14] , una célula mononuclear gigante con una estructura compleja [15] .

Consiste en un rizoide con un núcleo, un tallo y un paraguas (sombrero) [3] .

El tallo, rematado con un sombrero, mide hasta 5 cm de largo, en la parte inferior del tallo hay un rizoide, donde se encuentra el único núcleo de este organismo unicelular [15] .

Acetabularia vive en aguas poco profundas. Con una pata (rizoide), se sujeta al suelo rocoso [16] .

El gorro (sombrero) está formado por un verticilo de gametangios fusionados o no fusionados [2] . Así, en el Mediterráneo A. mediterranea , los gametangios han crecido juntos en un solo sombrero o paraguas [17] . En otra especie, A. crenulata del Mar Caribe, los lóbulos (gametangios) de la sombrilla tienen forma de plátano [18] y divergen radialmente desde la parte superior del tallo [11] .

Ciclo de vida

En la naturaleza, el ciclo de vida completo de Aceiabularia mediterranea es de unos tres años, y en condiciones de laboratorio puede reducirse a varios meses [9] (hasta unos 6 meses) [2] .

1 - Células flageladas ( gametos ) con una cubierta blanda y dos flagelos en el extremo emergen del quiste que invernó en la primavera [2] [9] .

2 - Los gametos nadan durante un tiempo y luego copulan en parejas [2] [9] . En este caso, los pares forman gametos de diferentes quistes. [4] :96

3 - Después de unos dos días, se forma una célula diploide ( cigoto ) [9] .

4 - En el primer año de vida, la célula consta de un rizoide (pata ramificada), con el que se une al sustrato, y un tallo sin paraguas. En otoño, el tallo se seca y se cae, y el rizoide restante hiberna debido a las sustancias almacenadas [2] [9] .

5 - A la primavera siguiente, crece un nuevo tallo con un germen paraguas (uno o más verticilos estériles que mueren en otoño) [2] [9] .

6 - En el tercer año, se forman un tallo maduro y una sombrilla (un verticilo de gametangia ). Durante la finalización de la fase vegetativa, el núcleo se divide repetidamente (se rompe) [11] , y los pequeños núcleos secundarios formados (10-20 mil) se mueven hacia el paraguas (en gametangios) [2] [9] [10] .

7- Los núcleos se recogen en quistes de paredes gruesas. En otoño, los quistes emergen de la sombrilla y pasan el invierno en estado libre [2] [9] . Según un punto de vista, en el interior del quiste tienen lugar varias divisiones nucleares, la última de las cuales es de naturaleza reductiva ( meiosis ). Según otro punto de vista más moderno [19] , la fisión por reducción se produce en una etapa anterior, durante la descomposición de un núcleo gigante situado en el rizoide [11] . El citoplasma se concentra alrededor de cada núcleo de quiste y se forma una membrana celular [2] [9] .

Hay un punto de vista (Berger, Liddle, 2003), según el cual el ciclo de vida de 3 años de la acetabularia mediterránea A. mediterranea , reproducido por la literatura educativa desde las fuentes del siglo XIX, no está realmente confirmado por observaciones y experimentos Los experimentos realizados por estos investigadores demostraron que, aunque una célula puede permanecer inactiva en agua fría a 10 °C, también puede completar su ciclo de vida en una estación [20] .

Creciendo en un ambiente artificial

Gemmerling (1931) y Beth (1953) describieron por primera vez la técnica de crecimiento de acetabularia [21] .

Acetabularia, cuando se transfirió al laboratorio, se negó a crecer incluso en agua de mar de los hábitats correspondientes, hasta que Gemmerling agregó una decocción de tierra de jardín al agua [22] .

La composición del medio de cultivo de Acetabularia mediterranea , que se ha utilizado durante mucho tiempo en varios laboratorios [23] :

Componentes Partes por litro
NaNO3 _ 100 miligramos
Na2HPO4 _ _ _ 20 miligramos
extracto de suelo 2-5ml
agua de mar natural 1l

Posteriormente, Shepard (1970) desarrolló un ambiente completamente artificial a base de agua destilada, varias sales diferentes con la adición de vitaminas (la tabla de composición se encuentra en el enlace), que permite mantener el desarrollo normal de la acetabularia [21] .

Regeneración

Acetabularia tiene una característica que le permite sintetizar su paraguas y otras partes después de la eliminación de la raíz o núcleo ubicado en la raíz [24] .

Una planta enucleada (nucleada) es capaz de restaurar las partes perdidas: paraguas, rizoide: todo excepto el núcleo. Tales plantas mueren después de unos meses. Por el contrario, partes de esta planta unicelular con núcleo pueden recuperarse repetidamente después del daño [9] .

Se llevaron a cabo los siguientes experimentos con la regeneración de acetabularia [25] [26] [27] :

En Rusia, el académico de la Academia Rusa de Ciencias Lev Sandakhchiev participó en experimentos sobre la regeneración de acetabularia [28] .

Trasplante nuclear

El núcleo de la acetabularia es viable: una vez aislado del cuerpo y purificado, puede almacenarse en una solución de azúcar durante 24 horas [4] .

Cuando se trasplanta un núcleo de otra especie a un acetabularia, un nuevo núcleo “da órdenes” para construir un nuevo sombrero. Pero si todavía hay una reserva de la "sustancia formadora de sombreros" del tipo antiguo en el tallo, entonces, como resultado, se forma una célula híbrida mezclada en sus propiedades [4] .

Gemmerling realizó la sustitución del núcleo en dos especies de acetabularia: A. mediterranea y A. crenulata , que difieren en la forma de la tapa. Se trasplantó el núcleo o se fusionó el tallo con el rizoide de diferentes especies. El casquete tomó la forma inherente a la especie de la que se tomó el núcleo [29] .

Cuando se trasplantó un núcleo de A. mediterranea de A. Wettsteini en 1935, Gemmerling recibió plantas del tipo Wettsteini , pero en algunos casos los organismos tenían signos de ambas formas. Con respecto a estas plantas inusuales, escribió [30] :

“Pero en 6 casos aparecieron primero formaciones de tipo mediterráneo (verticilos típicos y sombreros posiblemente subdesarrollados), y luego el sombrero Wettsteini. La formación de formaciones mediterráneas se basa en la acción del núcleo de Wettsteini. En estos casos se trasplantaba la parte anterior de la mediterranea, que ya contenía más o menos sustancias formadoras propias de la especie. Entraron en acción en primer lugar y, como era de esperar, indujeron la formación de mediterranea; sólo entonces actuó el núcleo de Wettsteini.

Ritmo circadiano

El ritmo de producción de oxígeno de una planta depende de la hora del día: durante el día libera más oxígeno que durante la noche, ya que la fotosíntesis requiere luz para la reacción de fotosíntesis. Sin embargo, este ritmo se conserva si el acetábulo se ilumina constantemente y durante todo el día: funciona el reloj biológico interno del cuerpo. Tales procesos periódicos se denominan ritmo circadiano o circadiano (circadian) . Son inherentes a todos los organismos vivos cuyas células tienen núcleo (incluidos los unicelulares, las plantas y los hongos, así como los animales y los humanos) [4] :95 .

Si cambia el ritmo de iluminación (ilumine las algas por la noche y no durante el día), la fase del ritmo circadiano de la planta cambiará a la opuesta. Si después de eso, los núcleos se cambian en plantas que tienen la fase opuesta, entonces el ritmo se establecerá después de un corto tiempo por orden del núcleo correspondiente [4] :95 .

La planta tiende a girar su sombrero para que le caiga más luz. Además, los cloroplastos se desplazan en el interior de la célula para estar en su superficie durante el día, y durante la noche algunos de ellos descienden a su parte inferior. Este ritmo de movimiento intracelular de los cloroplastos también se mantiene a temperatura e iluminación constantes a lo largo del día [4] :96 .

A temperatura e iluminación constantes, los investigadores midieron la diferencia de potencial eléctrico (voltaje) entre los extremos superior e inferior del alga y encontraron el mismo ritmo circadiano endógeno [4] :96 .

El ritmo circadiano se mantiene incluso después de la extracción del núcleo, e incluso después de la división de la célula en varias partes pequeñas, lo que indica la ubicación del reloj biológico en el citoplasma o en la membrana externa de la célula [4] :95 .

En obras de cultura

Literatura

Atlas de fotografías

Notas

  1. ↑ Belyakova G. A., Pchelkin A. V. "Algas y líquenes" . Consultado el 30 de marzo de 2010. Archivado desde el original el 9 de abril de 2009.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Acetabularia / N. P. Gorbunova // Angola - Barzas. - M.  : Enciclopedia Soviética, 1970. - ( Gran Enciclopedia Soviética  : [en 30 volúmenes]  / editor en jefe A. M. Prokhorov  ; 1969-1978, vol. 2).
  3. ↑ 1 2 "Ontogeny", Academia de Ciencias de la URSS. Volumen 19 - 1988, página 200 . Consultado el 2 de octubre de 2017. Archivado desde el original el 17 de octubre de 2016.
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Acetabularia - algas y modelo  (enlace inaccesible) . Según los materiales de la revista "Bild der Wissenshaft" (Alemania) // Science and Life. - 1985. - N° 3. - P. 93-96, recuadro V.
  5. ↑ doc (enlace descendente) . Consultado el 23 de agosto de 2010. Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016. 
  6. ↑ http://evolution.powernet.ru/library/human_brain.html Archivado el 17 de noviembre de 2011 en Wayback Machine http://www.peeep.us/cc8c91ef Archivado el 8 de marzo de 2016 en Wayback Machine
  7. ↑ KM.RU El organismo unicelular más grande. 14/10/2004  (enlace no disponible)
  8. ↑ Kyle A. Serikawa y Dina F. Mandoli. Un análisis de la morfogénesis del verticilo reproductivo de Acetabularia acetabulum // Planta, Volumen 207, Número 1 / Noviembre 1998 pp. 96-104 [1]  (enlace no disponible)
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  10. ↑ 1 2 3 Crecimiento vegetal: mecanismos primarios. Valentin Ilyich Kefeli, Consejo Científico sobre Problemas de Fisiología y Bioquímica de las Plantas (Academia de Ciencias de la URSS), Instituto de Fisiología Vegetal n.a. K. A. Timiryazev. 1978 - Total de páginas: 288, p.38 [2]
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  17. ↑ ver foto http://paleopolis.rediris.es/cg/CG2006_BOOK_02/CG2006_B02_Fig_099.htm Archivado el 21 de diciembre de 2009 en Wayback Machine .
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  21. ↑ 12 Frederick S.Russell . Avances en biología marina, volumen 14. p.142
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  23. ↑ Frederick S.Russell . Avances en biología marina, volumen 14. p.142
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  25. ↑ Günter Vogel und Hartmut Angermann: Taschenbuch der Biologie. 2. Auflage. 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. Auflage. Urania-Verlag, Leipzig/Jena/Berlín 1974, VLN. 212-475/26/74 Bd.: Niedere Pflanzen
  27. ↑ Wolfgang Miram und Karl-Heinz Scharf (Hrsg.): Biologie heute SII. Schroedel Schulbuchverlag, Hannover 1988, ISBN 3-507-10540-3
  28. ↑ "Ciencia en Siberia" N 45 (2630) 22 de noviembre de 2007 Consultado el 30 de marzo de 2010. Archivado desde el original el 6 de julio de 2013.
  29. ↑ Hammerling, 1943 en libro. Srb et al., 1965, op. de Zhimulev Igor Fedorovich. Genética general y molecular. Un curso de conferencias para estudiantes de 3er año. capitulo 14 Copia archivada (enlace no disponible) . Consultado el 30 de marzo de 2010. Archivado desde el original el 19 de abril de 2009. 
  30. ↑ Gemmerling, 1935, op. según I. E. Glushchenko "Hibridación vegetativa de plantas" (1948), págs. 24-25. Copia archivada (enlace no disponible) . Consultado el 9 de septiembre de 2010. Archivado desde el original el 9 de septiembre de 2010. 
  31. ↑ Julio Verne . Veinte mil leguas de viaje submarino. Por. de fr. - N. Yakovleva, E. Korsh. "Obras Completas", v.4. M., State Publishing House of Fiction, 1956. [9] Archivado el 16 de marzo de 2010 en Wayback Machine .
  32. ↑ Refdoc