Deling er omsorgsfuld!

Hvad er en Volvoks? Et hurtigt overblik

Volvoks er en slægt af grønalger. Volvokser er fritflydende enkeltcellede alger,men forbliver typisk sammen som sfæriske kolonier (eller kugler) på 500-50.000 celler. De kan leve i en række ferskvandshabitater, herunder damme, puljer og grøfter. Under et mikroskop ser volvokser ud som grønne kugler, der langsomt roterer, hvilket gør dem til en af de mest yndige mikroskopiske organismer.

en moden carteri-koloni med mange datterkolonier inde under et mikroskop.
foto kilde: http://www2.unb.ca/vip/photos.htm

aureus under mikroskopet.

klassificering af Volvoks

Volvoks er en polyfyletisk slægt af Chlorophytgrønne alger i familien Volvocaceae. Volvoks er klassificeret i klassen Chlorophyceae på grund af tilstedeværelsen af chlorophyll.
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: Mikrobe Viki

cellestrukturen af Volvoks

en typisk volvokskoloni består af en hul kugle af celler. Hver kugle eller coenobium er dannet af et enkelt lag overfladiske celler sammenføjet. Hver celle er omgivet af en tyk slimhindevæg, der danner et gelatinøst lag, der holder den hule kugle sammen. I nogle volvoksarter kan disse slimhindevægge fylde kuglens indre rum.
disse overfladiske celler kaldes også vegetative celler eller somatiske celler. Hver vegetativ celle, der sidder på overfladen af kuglen, bærer to flageller. Disse flageller vender mod siden af det omgivende vand og slår for at drive hele kolonien gennem vandet. Dette er grunden til, at en volvoks bevæger sig som en rullende bold.

Volvoks er en hul kugle på 500 – 50.000 celler, kaldet en koloni eller coenobium. Den hule kugle består af et lag af celler. Hver celle har et par piskelignende flageller. Flagellaen slog synkront, så kolonien af celler kunne svømme.
billede ændret fra cronodon.

et tæt billede af vegetative celler på overfladen af en Volvokskoloni. To flageller og en rød øjenpotte er synlige.
foto kilde: microscopy-uk.org.uk

bortset fra flagellerede somatiske celler indeholder en moden Volvokskoloni også reproduktive kimceller. Antallet af kimceller er mindre end somatiske celler og lokaliseres i midten af kuglen.
inde i den vegetative celle er der en kerne, en kopformet chloroplast, flere kontraktile vakuoler (vandregulerende) og andre celleorganeller. Hver vegetativ celle har en rød eyespot (stigma), som kan mærke lys. Volvoks, som andre grønne alger, er fotosyntetisk og det svømmer mod lyset (kaldet fototakse) for at holde sig oplyst. Hvis lyset er for stærkt, bevæger volvokserne sig også væk fra meget lyse lys, der kan beskadige deres kloroplaster. Bolden har en foretrukken front-end og celler i den forreste del af kuglen har større øjenpletter end resten. Disse øjenpletter styrer bevægelsen af volvokskolonien. De reproduktive celler er grupperet på resten side.

en somatisk celle er pæreformet med forskellige forreste og bageste poler.
den forreste Pol har en lysfølsom øjenplade og to flageller, der gør det muligt for kolonien at bevæge sig mod lyset. Bunden af flagellaen bærer enkelt kopformede kloroplaster. Cellecellen er omsluttet af en cellevæg og plasmamembran. Den centrale cytoplasma besidder en central kerne, 2-3 kontraktile vakuoler, flere mitokondrier, endoplasmatisk retikulum, Golgi-apparat (undertiden kaldet dictyosomer i planteceller), ribosomer osv. Kontraktile vakuoler fungerer som udskillelsesorganer for at regulere cellens vandniveau. Pyrenoid er et proteinlegeme i kloroplasterne af alger, der producerer og opbevarer stivelse. Hver celle målte omkring 15-25 liter i længden.

for at koordinere flagellas bevægelse mellem individuelle volvoksceller for at slå sammen, er alle de vegetative celler på overfladen forbundet med deres nærmeste naboer ved hjælp af protoplasmiske broer. Disse broer gør alle cellernes cytoplasma kontinuerlig, hvilket gør det muligt for bølger af elektriske signaler at bevæge sig gennem volvokskolonien og udløse flagellabevægelse på en koordineret og kontrolleret måde. Faktisk fungerer celleforbindelsen på samme måde mellem vores hjertemuskelceller for at få vores hjerte til at slå som helhed!

de enkelte Volvoksceller er forbundet med tynde tråde af cytoplasma, kaldet protoplasmiske broer. Celleklyngen i midten er en gruppe reproduktive kimceller.
foto kilde: microscopy-uk.org.uk

hvordan lever vi?

alle Volvoksarter er i stand til at lave deres egne næringsstoffer gennem fotosyntese. Volvokser er grønne, fordi deres celler indeholder kloroplaster, der indeholder de grønne pigmenter, kaldet klorofyl. Klorofylmolekylerne absorberer sollyset og omdanner det til biologisk energi. Samtidig forbruger fotosyntese også kulsyre (CO2) og producerer ilt (O2). På grund af de plantelignende aktiviteter er Volvoks og alle andre grønne alger autotrofe organismer.
Volvokser er en vigtig del af det akvatiske økosystem. De er en del af fødekæden, hvilket gør dem til en vigtig bestanddel af fødevarerne for mange vandorganismer som fisk. Imidlertid kan overvækst af aureus resultere i en skadelig algeblomstring. En algeblomstring er hyppigere i varmt vand med et højt nitrogenindhold.

Algeblomst i Lake Binder, IA.
Fotokredit:: Flickr

hvor stor en Volvoks kan vokse?

en volvokskugle eller koloni er normalt en klynge på 500-50.000 celler. Disse kolonier har en ovoid eller sfærisk hul form, der spænder fra 100-6000 liter. En stor volvokskoloni kunne være så stor som en pinhovedstørrelse.

en moden Volvokskoloni er næsten 2 mm i diameter (du kan læse den fra skalaen på billedet). Datterkolonierne inde i forældrene er klar til at frigive.

hvordan reproducerer Volvoks?

Volvoks kan reproducere aseksuelt eller seksuelt. Valget mellem aseksuel og seksuel reproduktion afhænger af de forhold, hvor de bor. Aseksuel reproduktion finder sted om sommeren under gunstige forhold, hvilket muliggør en hurtig udvidelse af volvokspopulationen. Farven på dammen kan blive grønlig på grund af den hurtige vækst af volvokser. Tværtimod forekommer seksuel reproduktion i slutningen af vækstsæsonen.

Volvoks vokser hurtigt i de varme årstider.
du kan finde Volvokskolonier i forskellige størrelser, som repræsenterer forskellige stadier af livscyklussen.
foto kilde: Viki

aseksuel reproduktion af Volvoks

Volvoks kan reproducere aseksuelt ved at danne nye datterkolonier inde i forældrekolonien. Disse datterkolonier kommer ud af forstørrede celler på overfladen af forældrekolonien, kaldet gonidia (ental: gonidium), i den bageste ende af kolonien.

dannelsen af gonidia på indersiden af Volvoks.

Gonidia er aseksuelle reproduktive celler. De slipper deres flagella; bliver afrundet i form; indeholder tæt cytoplasma og ligger inden i en jelly sac, der rager mod indersiden af kolonien. Hver gonidiumcelle deler sig gentagne gange og producerer flere og flere datterceller. Disse celler grupperer sig og danner en kopformet plade af celler. Celledeling fortsætter, og til sidst danner de en lille sfærisk datterkoloni, der er ophængt fra forældrenes indvendige overflade.

den aseksuelle livscyklus af Volvoks.

datterkolonierne er oprindeligt dannet indvendigt ud med deres flagella pegende indad. Så de skal gennemgå en inversionsproces. Efter inversion vokser datterkolonier fortsat, som er som mange miniatureversioner af forældrene.

en datterkoloni vender sig udad, så flagellaen vil blive orienteret mod ydersiden af cellen.
foto kilde: microscopy-uk.org.uk

når forældrekolonien brister og dør, undslipper disse datterkolonier. De fortsætter med at vokse ved celledeling. En forældrekoloni kan frigive 5-20 døtre. Datterkolonier kan indeholde små barnebarnskolonier ved udklækning.

fødsel af datterkolonier efter forældrekolonien opløses. Du kan se, at disse “barnebarn” – kolonier allerede udvikler sig!
foto kilde: microscopy-uk.org.uk

seksuel reproduktion af Volvoks

nogle Volvoksarter er monoecious (kun et køn), mens andre er dioecious (med to separate køn). I dioecious former producerer kvindelige kolonier specialiserede ægceller, og hankolonier producerer pakker med sædceller, begge på bagsiden af kolonierne. Ægceller mangler flagella og forbliver fastgjort til naboceller af de protoplasmiske broer. Sædceller mangler cellevægge, men har to flageller. Modne sædceller løsner sig fra forældrekolonien og svømmer mod ægceller. Når en sædcelle befrugter en ægcelle, dannes en tykvægget hypnosygot.

Hypnosygote kan forblive i hvilende eller hvilende fase i en periode. Hvis en dam tørrer eller fryser, kan de sovende stadier overleve, indtil bedre betingelser for vækst vender tilbage. Derfor starter den seksuelle reproduktion af Volvoks normalt i slutningen af sommeren.

pakker af sædceller udvikler sig i en mandlig Volvokskoloni.
foto kilde: microscopy-uk.org.uk

befrugtede ægceller udvikler sig til hypnosygoter med et hårdt beskyttende lag. Hypnosygoter er i stand til at modstå barske forhold og vil overleve om vinteren.
foto kilde: microscopy-uk.org.uk

Hvem opdagede det?

hollandsk mikroskopist, Antonie van Leeuvenhoek, rapporterede først Volvokskolonierne i 1700. Leeuvenhoek opdagede også mange andre mikroskopiske organismer, såsom rotatorer og paramecia, ved hjælp af hans enkle mikroskoper.

venstre: Det enkle mikroskop, der bruges af Antony Van Leeuvenhoek til at opdage de mikroskopiske organismer. Til højre: Illustration af Volvoks i brev af 2.januar 1700.
kilde: minst.org

udviklingen af Volvoks

Volvoks udviklede sig fra encellede Chlamydomonas forfædre for cirka 200 millioner år siden, i Triasperioden. Forskere var fascineret af udviklingen af Volvokskolonier. De troede hemmeligheden om, hvordan multicellulære organismer kom fra, er der. Faktisk fandt de overgangen fra encellede alger til multicellulære Volvokskolonier inden for familien af Chlamydomonas.

ved at studere stamtræet af Chlamydomonas kan forskere identificere udviklingen fra encellede alger til multicellulære kolonier af Volvokser.
fotokilde: Viki

Volvoks er en vigtig modelorganisme

en modelorganisme er en art, der er blevet studeret bredt i videnskaben. Normalt er en modelorganisme let at vedligeholde og opdrætte i laboratorieindstillinger og har særlige eksperimentelle fordele. Escherichia coli (en bakterie), gær, C. elegans (en rundorm), frugtflue, sebrafisk og mus er alle vigtige modelorganismer.

faktisk er Volvoks også en modelorganisme, der hjælper forskere med at studere embryogenese, morfogenese og cellulær differentiering. For eksempel sker ændringen i celleform under inversion i en proces, der er analog med animalsk gastrulation (et embryo, der danner dets tarm).

Resume

• Volvokser vokser som sfæriske kolonier. Hver koloni kan bestå af 500-50.000 celler.
• Volvoks foretrækker at leve i næringsrige vandområder som søer, puljer, kanaler, grøfter osv.
• der er tre typer Volvoksceller: vegetative celler, aseksuelle reproduktionsceller og seksuelle reproduktionsceller.
• Vegetative celler er somatiske celler, der danner skallen af Volvokskuglen. Hver vegetativ celle har to flageller og er fastgjort til hinanden med cytoplasmatiske tråde.
• Volvokser kan reproducere både aseksuelt og seksuelt. Beslutningen afhænger af miljøforholdene.
• ved aseksuel reproduktion vokser reproduktive celler til datterkolonier inden for forældrekolonien. Efter modning kommer datterkolonien ud fra forældrekolonien.
• ved seksuel reproduktion bliver kvindelige og mandlige reproduktive celler æg og sædceller. Befrugtede celler danner hypnosygoter, der kan overleve i løbet af vinteren eller den tørre sæson.

et interessant billede af både volvoks og Gloeotrichia kolonier i samme felt. Gloeotrichia er en stor kolonial slægt af cyanobakterier. Gloeotrichia vokser i en filamentøs krop op til ~ 2 mm i størrelse.
foto kilde: Viki