| Хламидомонада | ||
| Хламидомонада под электронным микроскопом. | ||
| Научная классификация | ||
| промежуточные ранги Домен: |
Эукариоты | |
| Царство: | Растения |
| Подцарство: | Зелёные растения |
| Отдел: | Зелёные водоросли |
| Класс: | Хлорофициевые |
| Порядок: | Хламидомонадовые |
| Семейство: | Хламидомонадовые |
| Род: | Хламидомонада |
Ehrenb., 1834, nom. cons.
| NCBI | 3052 |
| EOL | 11591 |
Хламидомона́да
(лат. Chlamydómonas) — род одноклеточных зелёных водорослей из семейства Хламидомонадовые (
Chlamydomonadaceae
).
Общая характеристика
Многие виды могут активно передвигаться с помощью вращательного движения двух жгутиков, как бы ввинчиваясь в воду. Обычно каждая клетка-водоросль содержит две сократительные вакуоли для регуляции осмотического давления, один крупный хроматофор с пиреноидом в его нижней части, а также красное пигментное тельце, называемое красным светочувствительным глазком. Глазок представляет собой скопление глобул, содержащих красный пигмент — гематохром. Глазок реагирует на свет, и хламидомонада с помощью биения жгутиков движется по направлению к свету — это называется положительным фототаксисом. Также имеет механотаксис, хемотаксис. Хроматофор (хлоропласт) представлен в виде чаши, занимающей большую часть клетки, в нём откладывается крахмал. Основной компонент клеточной стенки — гликопротеины, богатые гидроксипролином. В клеточной стенке также присутствует растворимая фракция моносахаридов и олигосахаридов. Вопреки данным ранних работ, целлюлоза в ней отсутствует.
Неочевидное очевидное
Сегодня альпинист, турист, участник экспедиции, оказавшись среди снежных просторов, словно бы окровавленных, не пугается и не удивляется этому явлению, но наслаждается открывшейся перед ним редкой красотой. Но не всегда все обстояло именно так.
До недавнего времени для людей красный снег был настоящей загадкой. Сколько легенд с ним связывали! Лишь некоторое время назад ученые выяснили, каково происхождение явления. Водоросли удалось обнаружить в Арктике и Антарктике. Также установили, что хорошо себя чувствуют микроорганизмы в условиях больших высот, благодаря чему колонии развиваются в горных массивах.
В наши дни биологи насчитывают уже 140 разновидностей водорослей и некоторых других живых организмов, способных придавать снегу фантастическую, оригинальную, неестественную окраску.
Питание
Питание автотрофное и гетеротрофное. Гетеротрофное питание путём пиноцитоза. В результате фотосинтеза усваивается 1-2 % солнечной энергии, что характерно для большинства растений. Одной из интересных особенностей хламидомонад является наличие у этих водорослей ионных каналов, напрямую активируемых светом.
Относительная лёгкость поддержания клеточной культуры хламидомонад в лабораторных условиях стала причиной их использования для изучения генетики образования жгутиков и динамики хлоропластов, а также других задач.
Строение хламидомонады: 1. Жгутики 2. Вакуоли 3. Клеточная стенка 4. Глазок 5. Ядро 6. Пиреноид
Прекрасные горы
Поскольку хламидомонада снежная при температуре около нуля чувствует себя отлично, альпинисты и путешественники на далеком севере получают возможность видеть прекраснейшие картины.
Между прочим, розовый – не единственный оттенок снега высоко в горах. Также встречаются очаги:
- фиолетового;
- красного;
- бурого;
- желтоватого.
Причина цветения снега – это живущие в нем микроскопические растения.
Погибает хламидомонада снежная при 4 градусах, поэтому видеть прекрасные пейзажи могут только те люди, кому не страшны холода.
Очень часто великолепные картины розового цвета можно наблюдать:
- в Антарктике;
- на Кавказе.
Если снять верхний слой, окажется, что внутри снег белый. Происходит это из-за специфики жизнедеятельности этого необычного растения – «хламидомонада снежная». Место обитания водоросли – только поверхностный слой.
Виды
Род включает несколько сотен видов, преимущественно пресноводных.
Некоторые виды
- Chlamydomonas angulosa O.Dill., 1895 — Хламидомонада угловатая
- Chlamydomonas augustae Skuja
- Chlamydomonas bebaryana Gorosch.
- Chlamydomonas biciliata Korshikov
- Chlamydomonas bolyaiana Kol.
- Chlamydomonas brachyura G.S.West
- Chlamydomonas braunii Gorosch.
- Chlamydomonas bullosa Butcher
- Chlamydomonas caudata Wille
- Chlamydomonas cienkowskii Schmidle
- Chlamydomonas coccifera Gorosch.
- Chlamydomonas coccoides Butcher
- Chlamydomonas communis Show
- Chlamydomonas dangeardii Chimiel.
- Chlamydomonas dinobryonii G. M. Smith, 1920
- Chlamydomonas dorsoventralis Pascher
- Chlamydomonas dysosmos Moewus, 1931
- Chlamydomonas ehrenbergii Gorosch.
- Chlamydomonas epiphytica G. M. Smith
- Chlamydomonas eugametos Moewus, 1931
- Chlamydomonas fenestrata Whitford
- Chlamydomonas frigida Skuja
- Chlamydomonas globosa Snow — Хламидомонада шаровидная
- Chlamydomonas globus Show
- Chlamydomonas gloeogama Korshikov
- Chlamydomonas gloeopara Rodhe and Skuja
- Chlamydomonas gracilis Snow
- Chlamydomonas gregaria
- Chlamydomonas hallensis
- Chlamydomonas hedleyi Lee, et al., 1974
- Chlamydomonas humicola Lucksch, 1932
- Chlamydomonas incerta Pascher — Хламидомонада неопределённая
- Chlamydomonas intermedia Chodat
- Chlamydomonas komma Skuja — Хламидомонада запятая
- Chlamydomonas monadina Stein — Хламидомонада одиночная
- Chlamydomonas monoica Strehlow
- Chlamydomonas monpulsata Butcher
- Chlamydomonas mucicola Schmidle
- Chlamydomonas nasuta Korshikov — Хламидомонада носатая
- Chlamydomonas neinhardii Palmer
- Chlamydomonas nivalis (Bauer) Wille — Хламидомонада снежная
- Chlamydomonas nomadina
- Chlamydomonas ohioensis Wailes
- Chlamydomonas oogamum Moewus
- Chlamydomonas palla Butcher
- Chlamydomonas parkeae Etti
- Chlamydomonas patellaria Whitford
- Chlamydomonas penium Pascher
- Chlamydomonas pertusa Chodat
- Chlamydomonas pertyi Goroshankin — Хламидомонада Перти
- Chlamydomonas pigra Butcher
- Chlamydomonas platystigma Pascher
- Chlamydomonas plethora Butcher
- Chlamydomonas polypyrenoideum Prescott
- Chlamydomonas proteus Pringsheim, 1930
- Chlamydomonas provasolii Lee, et al., 1979
- Chlamydomonas pseudagloe Pascher, 1927
- Chlamydomonas pseudococcum Lucksch, 1932
- Chlamydomonas pseudopertyi Pascher, 1927 — Хламидомонада ложнопертиева
- Chlamydomonas pulchra Pringsheim, 1930
- Chlamydomonas pulsatilla Wohlenw.
- Chlamydomonas pulvisculus (O.F.Mueller) G. C. Ehrenberg
- Chlamydomonas quadrilobata N.Carter
- Chlamydomonas reginae Etti et Green
- Chlamydomonas reinhardtii Dangeard, 1899 — Хламидомонада Рейнгарда
- Chlamydomonas rotula
- Chlamydomonas rugosa Butcher
- Chlamydomonas sagittula Skuja
- Chlamydomonas sanguinea Lagerheim
- Chlamydomonas semiampla Butcher
- Chlamydomonas snowiae Printz — Хламидомонада Сноу
- Chlamydomonas snowii Printz, 1914
- Chlamydomonas sphagnicola Fritsch et Rich
- Chlamydomonas spreta Butcher
- Chlamydomonas stagnophila Butcher
- Chlamydomonas subasymmetrica
- Chlamydomonas subcaudata Wille
- Chlamydomonas subehrenbergii Butcher
- Chlamydomonas submarina Verschaffelt
- Chlamydomonas uva-maris
- Chlamydomonas vectensis
- Chlamydomonas vernalis Skuja
- Chlamydomonas yellowstonensis Kol.
Природа снова удивила
Когда наука взялась за микроскопические водоросли, ученые удивились, ведь хламидомонада снежная при температуре 4 градуса по Цельсию уже погибает. Оказалось, что это растение способно существовать при температурах, не свойственных обычным водорослям.
И по сей день наука не смогла установить, благодаря чему эти крошечные организмы при низкой температуре могут не просто выживать, но еще и размножаться, поддерживать активный обмен веществ. Аналогичных организмов на планете пока обнаружено не было.
Водоросли в космосе
Как удалось выяснить во время экспериментов, криофильные водоросли – это очень живучие растения. Они не только могут существовать в снегах и при нулевой и минусовой температуре, более того, выживаемость велика даже в космосе.
Не так давно этот тип микроорганизмов был изучен на МКС. Для транспортировки пришлось обезводить водоросли, но на орбите планеты их поместили в лотки, где создали относительно комфортные условия. Эксперимент длился 450 дней. Образцы, доставленные после обитания в космической среде обратно на поверхность планеты, вскоре нормально размножались в привычных условиях.
Сейчас ученые заинтересованы в тех механизмах, благодаря которым водоросли оказались способны адаптироваться к столь стрессовым условиям. Есть вероятность, что ясность в этом аспекте поможет разработать методы, применимые к людям. Предполагается, что это будет полезно в первую очередь в продолжительных полетах.
Жизненный цикл хламидомонады
Размножается половым и бесполым способами. Половой процесс у большинства видов — изогамия, реже гетерогамия и оогамия. Зигота после стадии покоя проходит через мейоз, образуя зооспоры, из которых вырастает взрослая особь. Все стадии, кроме зиготы, гаплоидны.
За длительную эволюцию примитивных водорослей зигота у многих из них постепенно приобрела самостоятельность, стала диплоидный особью, противостоящей хотя бы многоклеточной, но гаплоидной особи. У многих одноклеточных растений зигота-спорофит появляется эпизодически (при наступлении неблагоприятных условий) и осуществляет функцию переживания (в виде зигоспоры, ооспоры) среди других важнейших функций. Весь ряд частных жизненных циклов (звенья самовозобновления спорами) и одно половое звено образуют полный цикл от зигота до зиготы. По такой схеме многозвенного жизненного цикла развивается одноклеточная хламидомонада.
Гаплоидная особь (спорогаплоид) хламидомонады длительно возобновляется бесполо. Наступление неблагоприятных условий приводит к формированию изогамет, которые, попарно сливаясь, образуют зиготы. Она растёт, накапливает питательные вещества, имеет длительный покой, становится вместилищем мейозооспор (таким образом, для жизненного цикла хламидомонады характерна зиготическая редукция), затем расселяющихся, словом, ведёт самостоятельную жизнь во внешней среде. Это развитие зиготы-спорофита состовляет первое, диплоидное звено полного цикла хламидономады.
Гаплоидные мейозооспоры вырастают в одноклеточные вегетирующие особи (мейохламидомонада), которые затем развиваются во вместилища митозооспор. Так заканчивается второе звено — развитие мейоспорогаплоида.
Третье звено открывает митозооспора, а кончает вместилище митозооспор. Оно повторяется неоднократно, окружая развитие основной жизненной формы одноклеточной хламидомонады с её бесполым самовозобновлением. Переход такого митоспорогаплоида от самовозобновления к половому размножению — это четвёртое звено. Оно проявляется в превращении хламидомонады во вместилище именно гамет, а не спор. Обособленная фаза гаметы завершает полный цикл хламидомонады, начатый с зиготы.
Сложность жизненного цикла хламидомонады обязана её примитивности организации. Подобные циклы эволюционно сокращались до двух звеньев с обособленной фазой гаметы у высокоорганизованных водорослей. В полном цикле хламидомонады есть четыре звена, одно из них диплоидное, остальные — гаплоидные. В таком полном цикле происходит пять разрывов организменной непрерывности, не считая краткого самовозобновления.
Половое и бесполовое размножение
На примере хламидомонады можно рассматривать размножение большинства известных водорослей. Бесполовая схема размножения представляет простейший процесс образования зооспор.
На начальном этапе взрослый организм, готовый к размножению, прекращает движение и лишается жгутиков. Хламидомонада приобретает округлую форму. Внутри происходит деление на отдельные клетки. Возможно появление от 4 до 8 самостоятельных клеток с отдельной оболочкой и жгутиками.
Интересные случаи
Большой интерес общественности привлек случай, произошедший в 1929 году. Тогда водоросли разрослись на огромной площади. Это произошло на перевале Басса. Колония заполнила собой несколько квадратных километров на высоте более трех тысяч метров.
Не раз наблюдались красивые явления:
- на Северном Урале;
- на Земле Франца-Иосифа;
- в Арктике;
- на Камчатке.
Известным стал случай, когда хламидомонады разрослись в Хакасии в 2020 году. Обнаружены они были работниками заповедника «Хакасский». Арбузный снег был зафиксирован в июне, в 20-х числах. Наиболее красивые пейзажи открывались вблизи хребта Шаман, что рядом с озером. Высота местности над уровнем моря – порядка 1 700 метров.
