อ่าน 5 นาที
วอลโวคาซี
Volvocaceae เป็น วงศ์ ของสาหร่าย เซลล์เดียว หรือแบบอาศัยอยู่รวม กันเป็นกลุ่ม ที่มีสองแฟลเจล ลา ซึ่งรวมถึง สกุล Volvox ที่เป็นแบบฉบับ และเรียกโดยรวมว่า สาหร่ายโวลโวซีน...
วอลโวคาซี
| วอลโวคาซี | |
|---|---|
 | |
| โวลโวกซ์ ออเรียส | |
การจำแนกทางวิทยาศาสตร์ | |
| อาณาจักร: | พืช |
| แผนก: | คลอโรไฟตา |
| ระดับ: | คลอโรไฟซี |
| คำสั่ง: | คลามิโดโมนาเดลส์ |
| ตระกูล: | Volvocaceae Ehrenberg |
| ยีน | |
Volvocaceaeเป็นวงศ์ของสาหร่ายเซลล์เดียวหรือแบบอาศัยอยู่รวม กันเป็นกลุ่ม ที่มีสองแฟลเจล ลา ซึ่งรวมถึง สกุลVolvox ที่เป็นแบบฉบับ และเรียกโดยรวมว่าสาหร่ายโวลโวซีนวงศ์นี้ได้รับการตั้งชื่อโดยEhrenbergในปี 1834 [ 1 ]และเป็นที่รู้จักในระบบการจำแนกประเภทแบบเก่าในชื่อ Volvocidae ทุกชนิดอาศัยอยู่รวมกันเป็นกลุ่มและโดยทั่วไปอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมน้ำจืด[ 2 ]พวกมันมีประโยชน์อย่างยิ่งในฐานะสิ่งมีชีวิตต้นแบบสำหรับการศึกษาการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ การวิวัฒนาการของเพศ และการเคลื่อนที่และกลไกของเซลล์[ 3 ]
คำอธิบาย
สาหร่าย Volvocine ประกอบด้วยเซลล์ที่มีแฟลเจลลาสองเส้นจำนวนมาก แต่ละเซลล์มีเยื่อหุ้มเซลล์ นิวเคลียสตรงกลาง ไมโตคอนเดรียจำนวนมาก และคลอโรพลาสต์ ขนาดใหญ่หนึ่งอันที่มี สติ๊กมา(หรือที่เรียกว่าจุดตา) สติ๊กมามีสีแดงเนื่องจากมีโรดอปซิน ปลายยอดของเซลล์มีแฟลเจลลาสองเส้นที่มีความยาวเท่ากัน แฟลเจลลาจะโบกสะบัดในลักษณะที่คล้ายกับการว่ายน้ำท่ากบ[ 2 ]
การจัดระเบียบเซลล์
Volvocaeans ที่ง่ายที่สุดคือกลุ่มเซลล์ที่เรียงตัวเป็นระเบียบ แต่ละกลุ่มคล้ายกับโปรติสต์เซลล์เดียวChlamydomonas ที่เกี่ยวข้อง และฝังอยู่ในเมทริกซ์เจลาติน ตัวอย่างเช่น สกุลEudorinaและPandorinaสร้างทรงกลมกลวง โดยสกุลแรกประกอบด้วย 16 เซลล์ ส่วนสกุลหลังประกอบด้วย 32 ถึง 64 เซลล์ ในสกุลเหล่านี้ แต่ละเซลล์สามารถสร้างสิ่งมีชีวิตใหม่ได้โดยการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส[ 4 ]
สกุลอื่นๆ ของ Volvocaceans แสดงให้เห็นถึงหลักการพัฒนาทางชีวภาพอีกแบบหนึ่ง เนื่องจากสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดพัฒนาเซลล์ประเภทต่างๆ ที่แตกต่างกัน ในPleodorinaและVolvoxเซลล์ส่วนใหญ่เป็นเซลล์ร่างกายและมีเพียงไม่กี่เซลล์เท่านั้นที่เป็นเซลล์สืบพันธุ์ ในPleodorina californicaโคโลนีปกติจะมีเซลล์ 128 หรือ 64 เซลล์ โดยเซลล์ในบริเวณด้านหน้ามีหน้าที่เป็นเซลล์ร่างกายเท่านั้น ในขณะที่เซลล์ในบริเวณด้านหลังสามารถสืบพันธุ์ได้ อัตราส่วนคือ 3:5 ในVolvoxมีเซลล์เพียงไม่กี่เซลล์เท่านั้นที่สามารถสืบพันธุ์เป็นสิ่งมีชีวิตใหม่ได้ และในบางชนิดของVolvoxเซลล์สืบพันธุ์ได้มาจากเซลล์ที่มีลักษณะและการทำงานเหมือนเซลล์ร่างกาย ในทางกลับกัน ในV. carteriการแบ่งงานเสร็จสมบูรณ์ โดยเซลล์สืบพันธุ์จะถูกแยกไว้ในระหว่างการแบ่งเซลล์ และพวกมันจะไม่รับหน้าที่เป็นเซลล์ร่างกายหรือพัฒนาแฟลเจลลาที่ใช้งานได้ ดังนั้น Volvocaceans ที่ง่ายที่สุดจึงเป็นสิ่งมีชีวิตแบบโคโลนี แต่บางชนิดเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์อย่างแท้จริง[ 4 ]
การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ
สาหร่าย Volvocine สามารถสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศได้ แต่การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศเป็นวิธีการสืบพันธุ์หลัก และเกี่ยวข้องกับคุณลักษณะเฉพาะที่เรียกว่าการกลับด้านของโคโลนี [ 5 ] การกลับด้านของโคโลนีในระหว่างการพัฒนาเป็นลักษณะพิเศษของอันดับนี้ ซึ่งส่งผลให้โคโลนีใหม่มีแฟลเจลลา หันออกด้านนอก ในระหว่างกระบวนการนี้ เซลล์สืบพันธุ์จะแบ่งตัวอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างเอ็มบริโอหรือ เพลเคีย (แผ่นโค้ง) ที่มีรูปร่างเว้าคล้ายถ้วยซึ่งประกอบด้วยเซลล์ชั้นเดียว ทันทีหลังจากนั้น ชั้นเซลล์จะกลับด้านเมื่อเทียบกับโครงสร้างของตัวเต็มวัย ปลายยอดของโปรโตพลาสต์ของเอ็มบริโอซึ่งเป็นที่มาของแฟลเจลลาจะหันเข้าด้านในของเพลเคีย จากนั้นเอ็มบริโอจะเกิดการกลับด้าน ซึ่งชั้นเซลล์จะกลับด้านเพื่อสร้างโคโลนีลูกทรงกลมที่มีปลายยอดและแฟลเจลลาของโปรโตพลาสต์ลูกอยู่ด้านนอก กระบวนการนี้ช่วยให้โคโลนีทรงกลมของ Volvocaceae สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างเหมาะสม กลไกการกลับด้านได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางในระดับเซลล์และโมเลกุลโดยใช้สายพันธุ์แบบจำลองVolvox carteri [ 6 ] อีกสายพันธุ์หนึ่งVolvox globatorมีโหมดการกลับด้านของโคโลนีที่คล้ายกัน แต่เริ่มต้นที่ด้านหลังแทนที่จะเป็นด้านหน้า[ 3 ]
การผกผันของโคโลนีทรงกลมเกิดขึ้นสองครั้งในระหว่างวิวัฒนาการของ Chlamydomonadales ใน Volvocaceae การผกผันเกิดขึ้นครั้งแรกเมื่อ Volvocaceae แยกตัวออกจากGoniaceae ที่มีความสัมพันธ์ใกล้เคียงกัน (ดูรูป) นอกจากนี้ยังเกิดขึ้นในระหว่างวิวัฒนาการของAstrephomeneการผกผันแตกต่างกันระหว่างสองสายพันธุ์: การหมุนของโปรโตพลาสต์ลูกสาวในระหว่างการแบ่งเซลล์ที่ต่อเนื่องกันในAstrephomeneและการผกผันหลังจากการแบ่งเซลล์ใน Volvocaceae [ 6 ]
การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ
Volvocaceans ขนาดใหญ่ได้พัฒนารูปแบบการผสมพันธุ์ แบบต่างเพศ ที่เรียกว่าoogamyซึ่งเป็นการผลิต สเปิร์ม ที่เคลื่อนที่ได้ ขนาดเล็ก โดยการผสมพันธุ์แบบหนึ่ง และไข่ที่เคลื่อนที่ไม่ได้ขนาดใหญ่กว่าโดยการผสมพันธุ์อีกแบบหนึ่ง Volvocaceans จึงเป็นหนึ่งในสิ่งมีชีวิตที่ง่ายที่สุดที่มีสมาชิกเพศผู้และเพศเมียที่แยกแยะได้ ใน Volvocaceans ทั้งหมด ปฏิกิริยาการปฏิสนธิส่งผลให้เกิดไซโกตแบบดิพลอยด์ที่ อยู่เฉยๆ ( ไซโกสปอร์ ) ซึ่งสามารถอยู่รอดได้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เมื่อสภาพแวดล้อมดีขึ้น ไซโกสปอร์จะงอกและ undergoes meiosisเพื่อผลิต ลูกหลาน แบบแฮพลอยด์ของทั้งสองประเภทการผสมพันธุ์[ 4 ]
ถิ่นที่อยู่และระบบนิเวศ
สาหร่าย Volvocine พบได้บ่อยที่สุดในแหล่งน้ำจืดนิ่ง เช่น สระน้ำ ทะเลสาบ และแอ่งน้ำ แต่พบได้น้อยในดิน น้ำแข็ง และหิมะ[ 3 ]การแพร่กระจายของสาหร่ายมักเกิดขึ้นในฤดูใบไม้ผลิและฤดูร้อน โดยทั่วไปแล้วพวกมันจะไม่เจริญเติบโตได้ดีในดิน แต่ไซโกตของพวกมันทนต่อสภาพที่รุนแรงได้ และสามารถอยู่ในสภาวะพักตัวได้ตลอดฤดูหนาว[ 2 ]
สาหร่าย Volvocine ต้องการวิตามินบี12และส่วนใหญ่ต้องการแหล่งกำเนิดแสงสำหรับการสังเคราะห์แสง สาหร่ายบางชนิด เช่นVolvulina steiniiสามารถเจริญเติบโตได้ในที่มืดหากมีแหล่งคาร์บอน เช่นอะซิเตต[ 2 ]
นิเวศวิทยาของสาหร่ายโวลโวซีนได้รับการศึกษาน้อยมาก[ 3 ]โคโลนีและไซโกตของสาหร่ายโวลโวซีนถูกกินโดยสิ่งมีชีวิตในน้ำจืดหลายชนิด เช่นซิลิเอตหนอน โรติเฟอร์ อะมีบา อาร์โทรพอด และปลา มีหลักฐานบางอย่างที่แสดงว่าโคโลนีสามารถว่ายลงไปด้านล่างและอยู่นิ่งภายในอนุภาค ทำให้พรางตัว ได้อย่างมีประสิทธิภาพ [ 2 ]
วิวัฒนาการและอนุกรมวิธาน
วงศ์ Volvocaceae เป็นกลุ่มโมโนฟิเลติก[ 8 ]สาหร่าย Volvocine ซึ่งรวมถึงกลุ่มTetrabaenaceae , GoniaceaeและChlamydomonasได้รับการศึกษาอย่างละเอียดเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงระหว่างสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ แตกต่างจากสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ส่วนใหญ่ (เช่นสัตว์และพืชบก ) ซึ่งการเปลี่ยนแปลงจากสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวไปเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เกิดขึ้นมานานแล้ว Volvocaceae และญาติที่มีหลายเซลล์ได้แยกตัวออกมาจากChlamydomonas reinhardtiiซึ่ง เป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวเมื่อไม่นานมานี้ [ 5 ]ช่วงเวลาที่แน่นอนยังไม่ชัดเจน: บางการศึกษาพบว่าการแยกตัวเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 50 ล้านถึง 200 ล้านปีก่อน ในขณะที่การศึกษาอื่น ๆ พบว่า Volvocaceae ในฐานะสายพันธุ์เกิดขึ้นก่อนหน้านั้น ประมาณช่วงยุคไทรแอสสิก [ 7 ] เชื่อ กันว่า การคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นแรงผลักดันสำคัญเบื้องหลังวิวัฒนาการ เช่น การมีขนาดใหญ่ขึ้นเพื่อหลีกหนีผู้ล่า[ 5 ]
นักชีววิทยาพัฒนาการDavid L. Kirkตั้งสมมติฐานว่าการมีเซลล์หลายเซลล์ใน Volvocaceae จะเกิดขึ้นผ่านการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ หลายครั้ง แผนงานนี้เรียกว่า "โปรแกรม 12 ขั้นตอน" ซึ่งได้รับการยืนยันโดยข้อมูลจีโนมเป็นส่วนใหญ่ แต่ก็พบว่าวิวัฒนาการแบบลู่เข้าเป็นเรื่องปกติมาก[ 7 ]สกุลต่างๆ ภายใน Volvocaceae ได้รับการกำหนดโดยอาศัยลักษณะทางสัณฐานวิทยา เช่น จำนวนและรูปร่างของเซลล์ ระยะห่างระหว่างเซลล์ จำนวนไพรีนอยด์ และรูปแบบการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันดีว่าสกุลเหล่านี้จำนวนมากเป็นแบบโพลีไฟเลติกหรือพาราไฟเลติก[ 9 ]
วิวัฒนาการ
การศึกษา ทางไฟโลจีโนมิกส์ชี้ให้เห็นความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้ (ไม่ได้รวมสกุลและสปีชีส์ทั้งหมด): [ 10 ] [ 8 ] [ 11 ] [ 7 ]
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ฟอสซิล
โดยทั่วไป ฟอสซิลของสาหร่ายนั้นหายาก เนื่องจากขาดโครงสร้างที่แข็งแรง จึงสลายตัวอย่างรวดเร็วหลังตาย มีไมโครฟอสซิลบางชนิดที่อาจมีความสัมพันธ์กับสาหร่ายโวลโวคาเลียน เช่นEovolvoxซึ่งประกอบด้วยทรงกลมกลวงที่มีพื้นผิวเรียงตัวด้วยเซลล์ที่อยู่ใกล้กัน อย่างไรก็ตาม การจัดจำแนกทางอนุกรมวิธานของฟอสซิลเหล่านี้ส่วนใหญ่ยังไม่ชัดเจน[ 12 ]
หมายเหตุ
- ↑เอเรนแบร์ก (1833) "Dritter Beitrag zur Erkenntniss Grosser Organisation in der Richtung des kleinsten Raumes" [ผลงานประการที่สามสำหรับความรู้ [ของเรา] เกี่ยวกับองค์กรที่ยิ่งใหญ่กว่าในทิศทางของอาณาจักรที่เล็กที่สุด] Abhandlungen der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu Berlin [บทความของ Royal Academy of Sciences ในเบอร์ลิน] ( ภาษาเยอรมัน): 145–336จากหน้า 281: "VOLVOCINA Nova Familia." (โวลโวชิน่า ครอบครัวใหม่) [หมายเหตุ: ตามหน้า 145 บทความของเอห์เรนเบิร์กได้รับการนำเสนอครั้งแรกในปี 1832 มีการแก้ไขเล็กน้อย และตีพิมพ์ในปี 1834]
- ^ a b c d e Coleman, AW (2012). "การวิเคราะห์เปรียบเทียบ Volvocaceae (Chlorophyta)1". Journal of Phycology . 48 (3): 491– 513. doi : 10.1111/j.1529-8817.2012.01168.x . PMID 27011065 . S2CID 422091 .
- ^ a b c d Herron, Matthew D. (2016). "ต้นกำเนิดของความซับซ้อนของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์: Volvoxและสาหร่าย Volvocine" . Molecular Ecology . 25 (6): 1213– 1223. Bibcode : 2016MolEc..25.1213H . doi : 10.1111/mec.13551 . PMC 5765864 . PMID 26822195 .
- ^ a b cกิลเบิร์ต 2000
- ^ a b c Hallmann, A. (มิถุนายน 2011). "วิวัฒนาการของการพัฒนาการสืบพันธุ์ในสาหร่ายโวลโวซีน"การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศของพืช24 (2): 97– 112. doi : 10.1007/s00497-010-0158-4 . PMC 3098969 . PMID 21174128 .
- ↑ a b c ยามาชิตะ เอส, อารากากิ วาย, คาวาอิ-โทยูกะ เอช, โนงะ เอ, ฮิโรโนะ เอ็ม, โนซากิ เอช (พฤศจิกายน 2559) "วิวัฒนาการทางเลือกของอาณานิคมทรงกลมในสาหร่ายวอลโวซีน: การวิเคราะห์พัฒนาการของการกำเนิดเอ็มบริโอในแอสเทรโฟมีน (โวลโวคาเลส, คลอโรฟิตา) " บีเอ็มซี อีโวล ไบโอล16 (1) 243. Bibcode : 2016BMCEE..16..243Y . ดอย : 10.1186/s12862-016-0794-x . PMC 5103382 . PMID27829356 . เนื้อหาถูกคัดลอกมาจากแหล่งข้อมูลนี้ ซึ่งเผยแพร่ภายใต้สัญญาอนุญาต Creative Commons Attribution 4.0 International License
- ^ a b c d Lindsey, Charles Ross; Knoll, Andrew H.; Herron, Matthew D.; Rosenzweig, Frank (2024-04-10). "ข้อมูลนาฬิกาโมเลกุลที่ปรับเทียบด้วยฟอสซิลช่วยให้สามารถสร้างขั้นตอนที่นำไปสู่ความเป็นเซลล์หลายเซลล์ที่แตกต่างกันและภาวะแอนิโซกามีในสาหร่าย Volvocine ได้" . BMC Biology . 22 (1): 79. Bibcode : 2024BMCB...22...79L . doi : 10.1186/s12915-024-01878-1 . ISSN 1741-7007 . PMC 11007952 . PMID 38600528 .
- ^ a b Lindsey, Charles Ross; Rosenzweig, Frank; Herron, Matthew D. (2021). "Phylotranscriptomics ชี้ให้เห็นถึงต้นกำเนิดอิสระหลายแหล่งของความเป็นเซลล์หลายเซลล์และการจำแนกเซลล์ในสาหร่ายโวลโวซีน" . BMC Biology . 19 (1): 182. Bibcode : 2021BMCB...19..182L . doi : 10.1186/s12915-021-01087-0 . PMC 8408923 . PMID 34465312 .
- ^ Nakada, Takashi; Nozaki, Hisayoshi (2014). "บทที่ 6. สาหร่ายสีเขียวมีแฟลเจลลา". ใน Wehr, John D.; Sheath, Robert G.; Kociolek, J. Patrick (บรรณาธิการ). สาหร่ายน้ำจืดแห่งอเมริกาเหนือ: นิเวศวิทยาและการจำแนกประเภท (ฉบับที่ 2). Elsevier Inc. หน้า 265–313 . ISBN 978-0-12-385876-4.
- ^ Nozaki, Hisayoshi (2006). "สัณฐานวิทยา วิวัฒนาการระดับโมเลกุล และอนุกรมวิธานของ Pleodorina สองชนิดใหม่ (Volvocaceae, Chlorophyceae)"วารสารPhycology . 42 (5): 1072– 1080. Bibcode : 2006JPcgy..42.1072N . doi : 10.1111/j.1529-8817.2006.00255.x . S2CID 84730352 . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 15 พฤษภาคม 2023 . สืบค้นเมื่อ 3 มิถุนายน 2024 .
- ^ Ma, Xiaoya; Shi, Xuan; Wang, Qiuping; Zhao, Mengru; Zhang, Zhenhua; Zhong, Bojian (2023). "การตรวจสอบใหม่ของการวิวัฒนาการอิสระหลายครั้งและต้นกำเนิดยุคไตรแอสสิก-จูราสสิกของสาหร่าย Volvocine หลายเซลล์" . จีโนม ชีววิทยา และวิวัฒนาการ . 15 (8) evad142. doi : 10.1093/gbe/evad142 . PMC 10410301 . PMID 37498572 .
- ^ Taylor, T. (2009). "4. สาหร่าย". ชีววิทยาและวิวัฒนาการของพืชฟอสซิลหน้า 121–160 . doi : 10.1016/B978-0-12-373972-8.00004-8 . ISBN 978-0-12-373972-8.
ลิงก์ภายนอก
- "กลุ่มวิจัยมิลเลอร์: รายละเอียดงานวิจัย"ภาควิชาวิทยาศาสตร์ชีวภาพมหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบียสืบค้นข้อมูลเมื่อวันที่ 9 สิงหาคม 2559(งานวิจัยเกี่ยวกับVolvox carteri )
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ วอลโวคาซี
Volvocaceae เป็น วงศ์ ของสาหร่าย เซลล์เดียว หรือแบบอาศัยอยู่รวม กันเป็นกลุ่ม ที่มีสองแฟลเจล ลา ซึ่งรวมถึง สกุล Volvox ที่เป็นแบบฉบับ และเรียกโดยรวมว่า สาหร่ายโวลโวซีน...
คำอธิบาย
สาหร่าย Volvocine ประกอบด้วยเซลล์ที่มีแฟลเจลลาสองเส้นจำนวนมาก แต่ละเซลล์มีเยื่อหุ้มเซลล์ นิวเคลียสตรงกลาง ไมโตคอนเดรียจำนวนมาก และ คลอโรพลาสต์ ขนาดใหญ่หนึ่งอันที่มี สติ๊ก มา(หรือที่เรียกว่าจุดตา) สติ๊กมามีสีแดงเนื่องจากมี โรดอป ซิน...
การจัดระเบียบเซลล์
Volvocaeans ที่ง่ายที่สุดคือกลุ่มเซลล์ที่เรียงตัวเป็นระเบียบ แต่ละกลุ่มคล้ายกับโปรติสต์เซลล์เดียว Chlamydomonas ที่เกี่ยวข้อง และฝังอยู่ในเมทริกซ์เจลาติน ตัวอย่างเช่น สกุล Eudorina และ Pandorina สร้างทรงกลมกลวง โดยสกุลแรกประกอบด้วย 16 เซลล์...
การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ
สาหร่าย Volvocine สามารถสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศได้ แต่การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศเป็นวิธีการสืบพันธุ์หลัก และเกี่ยวข้องกับคุณลักษณะเฉพาะที่เรียกว่า การกลับด้านของโคโลนี [ 5 ] การ กลับด้านของโคโลนีในระหว่างการพัฒนาเป็นลักษณะพิเศษของอันดับนี้...