sdílení je péče!

co je Volvox? Rychlý přehled

Volvox je rod zelených řas. Volvoxy jsou volně plovoucí jednobuněčné řasy, ale obvykle zůstávají pohromadě jako sférické kolonie (nebo koule) 500-50 000 buněk. Mohou žít v různých sladkovodních stanovištích, včetně rybníků, bazény, a příkopy. Pod mikroskopem vypadají volvoxy jako zelené kuličky, které se pomalu otáčejí, což z nich činí jeden z nejkrásnějších mikroskopických organismů.

zralá kolonie Volvox carteri s mnoha dceřinými koloniemi uvnitř pod mikroskopem.
zdroj fotografií: http://www2.unb.ca/vip/photos.htm

Volvox aureus pod mikroskopem.

klasifikace Volvox

Volvox je polyfyletický Rod Chlorofytových zelených řas z čeledi Volvocaceae. Volvox je zařazen do třídy Chlorophyceae kvůli přítomnosti chlorofylu.
Scientific classification
Domain: Eukaryota
Kingdom: Plantae
Phylum: Chlorophyta
Class: Chlorophyceae
Order: Chlamydomonadales
Family: Volvocaceae
Genus: Volvox
(Reference: wiki)
There are 20 species of freshwater Volvox. Common species are Volvox aureus, Volvox globator, Volvox carteri, and Volvox barberi, etc.

Volvox carteri under ultraviolet light.
Photo source: Mikrob wiki

buněčná struktura Volvoxu

typická kolonie volvoxu se skládá z duté koule buněk. Každá koule nebo coenobium je tvořena jedinou vrstvou povrchových buněk spojených dohromady. Každá buňka je obklopena silnou slizovitou stěnou, tvořící želatinovou vrstvu, která drží dutou kouli pohromadě. U některých druhů volvox mohou tyto slizovité stěny zaplnit vnitřní prostor koule.
tyto povrchové buňky se také nazývají vegetativní buňky nebo somatické buňky. Každá vegetativní buňka sedící na povrchu koule nese dvě bičíky. Tyto bičíky čelí straně okolní vody a bijí, aby poháněly celou kolonii vodou. Proto se volvox pohybuje jako valící se koule.

Volvox je dutá koule 500-50 000 buněk, nazývaná kolonie nebo coenobium. Dutá koule se skládá z vrstvy buněk. Každá buňka má pár bičíků podobných bičíkům. Flagella porazila synchronně, což umožnilo kolonii buněk plavat.
obrázek upravený z cronodonu.

detailní pohled na vegetativní buňky na povrchu kolonie Volvox. Jsou vidět dvě bičíky a jedno červené očipot.
zdroj fotografií: microscopy-uk.org.uk

kromě bičíkovitých somatických buněk obsahuje zralá kolonie Volvoxu také reprodukční zárodečné buňky. Počet zárodečných buněk je menší než somatické buňky a Nachází se ve středu koule.
uvnitř vegetativní buňky je jádro, chloroplast ve tvaru pohárku, několik kontraktilních vakuol (regulujících vodu) a další buněčné organely. Každá vegetativní buňka má červené očihrnec (stigma), který může cítit světlo. Volvox, stejně jako jiné zelené řasy, je fotosyntetický a plave směrem ke světlu (nazývanému fototaxe), aby se udržel osvětlený. Pokud je světlo příliš silné, volvoxy se také vzdalují od velmi jasných světel, která mohou poškodit jejich chloroplasty. Koule Volvox má preferovaný přední konec a buňky v přední části koule mají větší oční skvrny než ostatní. Tyto oční skvrny řídí pohyb kolonie volvox. Reprodukční buňky jsou seskupeny na zbývající straně.

volvoxová somatická buňka má hruškovitý tvar s výraznými předními a zadními póly.
přední pól má fotosenzitivní oči a dva bičíky, které umožňují kolonii pohybovat se směrem ke světlu. Základna bičíku nese chloroplasty ve tvaru pohárku. Volvox buňka je uzavřena buněčnou stěnou a plazmatickou membránou. Centrální cytoplazma má centrální jádro, 2-3 kontraktilní vakuoly, několik mitochondrií, endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát (někdy nazývaný diktyosomy v rostlinných buňkách), ribozomy atd. Kontraktilní vakuoly působí jako vylučovací orgány k regulaci hladiny vody v buňce. Pyrenoid je bílkovinné tělo v chloroplastech řas, které produkují a ukládají škrob. Každá buňka měřila délku asi 15-25 µm.

aby se koordinoval pohyb bičíků mezi jednotlivými volvoxovými buňkami, aby se porazily v souzvuku, jsou všechny vegetativní buňky na povrchu spojeny s nejbližšími sousedy protoplazmatickými můstky. Díky těmto můstkům je cytoplazma všech buněk kontinuální, což umožňuje vlnám elektrických signálů cestovat po celé kolonii volvox a koordinovaně a řízeně spouštět pohyb bičíků. Ve skutečnosti buněčná křižovatka funguje stejným způsobem mezi našimi buňkami srdečního svalu, aby naše srdce bilo jako celek!

jednotlivé Volvoxové buňky jsou spojeny tenkými vlákny cytoplazmy, nazývanými protoplazmatické můstky. Buněčný shluk ve středu je skupina reprodukčních zárodečných buněk.
zdroj fotografií: microscopy-uk.org.uk

jak přípravek Volvox žije?

všechny druhy Volvoxu jsou schopny vytvářet své vlastní živiny fotosyntézou. Volvoxy jsou zelené, protože jejich buňky obsahují chloroplasty, které drží zelené pigmenty, nazývané chlorofyl. Molekuly chlorofylu absorbují sluneční světlo a přeměňují ho na biologickou energii. Současně fotosyntéza také spotřebovává oxid uhličitý (CO2) a produkuje kyslík (O2). Kvůli rostlinným aktivitám jsou Volvoxy a všechny ostatní zelené řasy autotrofní organismy.
Volvoxy jsou důležitou součástí vodního ekosystému. Jsou součástí potravinového řetězce, což z nich činí důležitou součást potravin pro mnoho vodních organismů, jako jsou ryby. Přemnožení Volvox aureus by však mohlo mít za následek škodlivý květ řas. Květ řas je častější v teplých vodách s vysokým obsahem dusíku.

květ řas v jezeře Binder, on.
Foto kredit:: Flickr

jak velký Volvox může růst?

volvoxová koule nebo kolonie je obvykle shluk 500-50 000 buněk. Tyto kolonie mají vejčitý nebo kulovitý dutý tvar, který se pohybuje od 100-6000 µm. Velká kolonie volvoxů může být stejně velká jako velikost špendlíkové hlavy.

zralá kolonie Volvox má průměr téměř 2 mm (můžete si ji přečíst z měřítka obrázku). Dceřiné kolonie uvnitř rodičovské jsou připraveny k propuštění.

jak se Volvox reprodukuje?

Volvox se může reprodukovat asexuálně nebo sexuálně. Volba mezi asexuální a sexuální reprodukcí závisí na podmínkách, kde žijí. Asexuální reprodukce probíhá v létě za příznivých podmínek, které umožňují rychlou expanzi populace volvoxu. Barva rybníka může být nazelenalá kvůli rychlému růstu volvoxů. Naopak k sexuální reprodukci dochází na konci vegetačního období.

Volvoxy rychle rostou během teplých období.
můžete najít kolonie Volvoxu různých velikostí, které představují různé fáze životního cyklu.
zdroj fotografie: wiki

nepohlavní rozmnožování Volvoxu

Volvox se může množit asexuálně vytvořením nových dceřiných kolonií uvnitř rodičovské kolonie. Tyto dceřiné kolonie vycházejí ze zvětšených buněk na povrchu mateřské kolonie, nazývané gonidia (singulární: gonidium), na zadním konci kolonie.

tvorba gonidií na vnitřní straně Volvoxu.

Gonidie jsou asexuální reprodukční buňky. Padají bičíky; mají zaoblený tvar; obsahují hustou cytoplazmu a leží uvnitř želé vaku, který vyčnívá směrem dovnitř kolonie. Každá buňka gonidia se opakovaně dělí a produkuje stále více dceřiných buněk. Tyto buňky se seskupují a tvoří pohárkovou desku buněk. Buněčné dělení pokračuje a nakonec tvoří malou sférickou dceřinou kolonii, která je zavěšena z rodičovského vnitřního povrchu.

asexuální životní cyklus Volvoxu.

dceřiné kolonie jsou původně tvořeny naruby a jejich bičíky směřují dovnitř. Takže musí podstoupit proces inverze. Po inverzi stále rostou dceřiné kolonie, které jsou jako mnoho miniaturních verzí rodiče.

dceřiná kolonie se otáčí naruby, takže bičík bude orientován směrem ven z buňky.
zdroj fotografií: microscopy-uk.org.uk

když rodičovská kolonie praskne a zemře, tyto dceřiné kolonie uniknou. Stále rostou buněčným dělením. Jedna rodičovská kolonie může propustit 5-20 dcer. Dceřiné kolonie mohou obsahovat malé vnučky kolonie po vylíhnutí.

narození dceřiných kolonií po rozpadu rodičovské kolonie. Můžete vidět, že tyto kolonie „vnučky“ se již vyvíjejí!
zdroj fotografií: microscopy-uk.org.uk

pohlavní rozmnožování Volvoxu

některé druhy Volvoxu jsou jednodomé (pouze jedno pohlaví), zatímco jiné jsou dvoudomé(se dvěma oddělenými pohlavími). V dvojdomých formách produkují ženské kolonie specializované vaječné buňky a mužské kolonie produkují balíčky spermatozoidů, a to jak na zadní straně kolonií. Vaječné buňky postrádají bičíky a zůstávají připojeny k sousedním buňkám protoplazmatickými můstky. Spermatickým buňkám chybí buněčné stěny, ale mají dvě bičíky. Zralé spermie se oddělují od mateřské kolonie a plavou směrem k vajíčkovým buňkám. Když spermie oplodí vaječnou buňku, vytvoří se silnostěnný hypnozygot.

Hypnozygota může po určitou dobu zůstat v klidovém nebo klidovém stádiu. Pokud rybník vyschne nebo zamrzne, mohou spící fáze přežít, dokud se nevrátí lepší podmínky pro růst. To je důvod, proč sexuální reprodukce Volvoxu obvykle začíná na konci léta.

balíčky spermatických buněk se vyvíjejí v mužské kolonii Volvox.
zdroj fotografií: microscopy-uk.org.uk

oplodněné vaječné buňky se vyvinou v hypnozygoty s tvrdou ochrannou vrstvou. Hypnozygoti jsou schopni odolat drsným podmínkám a přežijí v zimě.
zdroj fotografií: microscopy-uk.org.uk

kdo objevil Volvox?

Holandský mikroskopik Antonie van Leeuwenhoek poprvé ohlásil kolonie Volvoxu v roce 1700. Leeuwenhoek také objevil mnoho dalších mikroskopických organismů, jako jsou rotifery a paramecie, pomocí svých jednoduchých mikroskopů.

vlevo: Jednoduchý mikroskop používá Antony Van Leeuwenhoek objevit mikroskopické organismy. Vpravo: ilustrace Volvoxu v leeuwenhoekově dopise ze dne 2. ledna 1700.
zdroj: minst.org

vývoj Volvoxu

Volvoxů se vyvinul z jednobuněčných předků Chlamydomonas přibližně před 200 miliony let, během triasu. Vědci byli fascinováni vývojem kolonií Volvox. Věřili, že tajemství toho, jak mnohobuněčné organismy pocházejí, je tam. Ve skutečnosti našli přechod od jednobuněčných řas k mnohobuněčným koloniím Volvoxů v rodině Chlamydomonas.

studiem rodokmenu Chlamydomonas mohou vědci identifikovat vývoj od jednobuněčných řas k mnohobuněčným koloniím Volvoxů.
Foto zdroj: wiki

Volvox je důležitý modelový organismus

modelový organismus je druh, který byl široce studován ve vědě. Obvykle se modelový organismus snadno udržuje a chová v laboratorním prostředí a má zvláštní experimentální výhody. Escherichia coli (bakterie), kvasinky, C.elegans (škrkavka), ovocné mušky, zebrafish a myši jsou všechny důležité modelové organismy.

ve skutečnosti je Volvox také modelovým organismem, který pomáhá vědcům studovat embryogenezi, morfogenezi a buněčnou diferenciaci. Například změna tvaru Volvoxových buněk během inverze se děje v procesu analogickém zvířecí gastrulaci (embryo tvořící jeho střevo).

shrnutí

• Volvoxy rostou jako kulovité kolonie. Každá kolonie se může skládat z 500-50 000 buněk.
• Volvox preferuje život ve vodních útvarech bohatých na živiny, jako jsou jezera, bazény, kanály, příkopy atd.
• existují tři typy Volvoxových buněk: vegetativní buňky, asexuální reprodukční buňky a sexuální reprodukční buňky.
• vegetativní buňky jsou somatické buňky, které tvoří skořápku Volvox ball. Každá vegetativní buňka má dvě bičíky a je k sobě připojena cytoplazmatickými vlákny.
• Volvoxy se mohou reprodukovat asexuálně i sexuálně. Rozhodnutí závisí na podmínkách prostředí.
• nepohlavní reprodukcí rostou reprodukční buňky do dceřiných kolonií v mateřské kolonii. Po zrání vychází dceřiná kolonie z mateřské kolonie.
• sexuální reprodukcí se ženské a mužské reprodukční buňky stávají vajíčkovými a spermatickými buňkami. Oplodněné buňky tvoří hypnozygoty, které mohou přežít v zimním nebo suchém období.

zajímavý obrázek kolonií Volvox a Gloeotrichia ve stejném poli. Gloeotrichia je velký koloniální Rod sinic. Gloeotrichia roste ve vláknitém těle až do velikosti ~ 2 mm.
zdroj fotografie: wiki