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¿Qué es un Volvox? Descripción rápida

Volvox es un género de algas verdes. Las Volvox son algas unicelulares flotantes libres, pero normalmente permanecen juntas como colonias esféricas (o bolas) de 500-50,000 células. Pueden vivir en una variedad de hábitats de agua dulce, incluidos estanques, piscinas y zanjas. Bajo un microscopio, las volvox parecen canicas verdes que giran lentamente, lo que las convierte en uno de los organismos microscópicos más adorables.

Una colonia madura de Volvox carteri con muchas colonias hijas dentro bajo un microscopio.
Fuente de fotos: http://www2.unb.ca/vip/photos.htm

Volvox aureus bajo el microscopio.

Clasificación de Volvox

Volvox es un género polifilético de algas verdes clorofitas en la familia Volvocaceae. Volvox se clasifica en la clase Chlorophyceae debido a la presencia de clorofila.
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: Wiki Microbiano

La estructura celular de Volvox

Una colonia típica de volvox consiste en una esfera hueca de células. Cada balón, o coenobium, está formado por una sola capa de células superficiales se unieron. Cada célula está rodeada por una gruesa pared mucilaginosa, formando una capa gelatinosa que mantiene unida la bola hueca. En algunas especies de volvox, estas paredes mucilaginosas pueden llenar el espacio interno de la esfera.
Estas células superficiales también se denominan células vegetativas o células somáticas. Cada célula vegetativa sentada en la superficie de la esfera lleva dos flagelos. Estos flagelos se enfrentan al lado del agua circundante y baten para propulsar a toda la colonia a través del agua. Esta es la razón por la que un volvox se mueve como una bola rodante.

Volvox es una esfera hueca de 500 a 50.000 células, llamada colonia o coenobio. La bola hueca consiste en una capa de células. Cada celda tiene un par de flagelos con forma de látigo. Los flagelos latían en sincronía, permitiendo que la colonia de células nadara.
Imagen modificada de cronodon.

Una vista cercana de las células vegetativas en la superficie de una colonia de Volvox. Dos flagelos y una mancha ocular roja son visibles.
Fuente de la foto: microscopy-uk.org.uk

Además de las células somáticas flageladas, una colonia de Volvox madura también contiene células germinales reproductoras. El número de células germinales es menor que el de células somáticas y se ubican en el centro de la esfera.
Dentro de la célula vegetativa, hay un núcleo, un cloroplasto en forma de copa, varias vacuolas contráctiles (reguladoras del agua) y otros orgánulos celulares. Cada célula vegetativa tiene una mancha ocular roja (estigma) que puede sentir la luz. Volvox, como otras algas verdes, es fotosintética y nada hacia la luz (llamada fototaxis) para mantenerse iluminada. Si la luz es demasiado fuerte, las volvox también se alejan de las luces muy brillantes que pueden dañar sus cloroplastos. La bola Volvox tiene un extremo frontal preferido y las células en la parte delantera de la esfera tienen áreas oculares más grandes que el resto. Estas manchas en los ojos guían el movimiento de la colonia volvox. Las células reproductoras se agrupan en el lado de reposo.

Una célula somática de volvox tiene forma de pera con polos anteriores y posteriores distintos.
El polo anterior posee una mancha ocular fotosensible y dos flagelos que hacen posible que la colonia se mueva hacia la luz. La base de los flagelos tiene cloroplastos en forma de copa única. La célula de Volvox está encerrada por una pared celular y una membrana plasmática. El citoplasma central posee un núcleo central, 2-3 vacuolas contráctiles, varias mitocondrias, retículo endoplásmico, aparato de Golgi (a veces llamado dictiosomas en las células vegetales), ribosomas, etc. Las vacuolas contráctiles actúan como órganos excretores para regular el nivel de agua de la célula. El pirenoide es un cuerpo proteico en los cloroplastos de las algas que producen y almacenan almidón. Cada célula mide aproximadamente 15-25 µm de longitud.

Para coordinar el movimiento de los flagelos entre las células volvox individuales para batir al unísono, todas las células vegetativas en la superficie están conectadas a sus vecinas más cercanas por puentes protoplásmicos. Estos puentes hacen que el citoplasma de todas las células sea continuo, lo que permite que ondas de señales eléctricas viajen a través de la colonia de volvox, activando el movimiento de los flagelos de manera coordinada y controlada. De hecho, la unión celular funciona de la misma manera entre nuestras células del músculo cardíaco para hacer que nuestro corazón late como un todo.

Las células individuales de Volvox están conectadas por finas hebras de citoplasma, llamadas puentes protoplásmicos. El cúmulo de células en el centro es un grupo de células germinales reproductivas.
Fuente de la foto: microscopy-uk.org.uk

¿Cómo vive Volvox?

Todas las especies de Volvox son capaces de producir sus propios nutrientes a través de la fotosíntesis. Las volvox son verdes porque sus células contienen cloroplastos que contienen los pigmentos verdes, llamados clorofila. Las moléculas de clorofila absorben la luz solar y la convierten en energía biológica. Al mismo tiempo, la fotosíntesis también consume dióxido de carbono (CO2) y produce oxígeno (O2). Debido a las actividades similares a las plantas, las Volvoxes y todas las demás algas verdes son organismos autotróficos.
Las Volvox son una parte importante del ecosistema acuático. Forman parte de la cadena alimentaria, lo que los convierte en un componente importante de los alimentos para muchos organismos acuáticos, como los peces. Sin embargo, el crecimiento excesivo de Volvox aureus podría resultar en una floración de algas dañinas. La floración de algas es más frecuente en aguas cálidas con un alto contenido de nitrógeno.

Florecimiento de algas en Lake Binder, IA.
Crédito de la foto:: Flickr

¿Qué tan grande puede crecer un Volvox?

Una bola o colonia de volvox es generalmente un grupo de 500-50, 000 células. Estas colonias tienen una forma hueca ovoide o esférica que oscila entre 100 y 6000 µm. Una gran colonia de volvox podría ser del tamaño de una cabeza de alfiler.

Una colonia de Volvox madura tiene casi 2 mm de diámetro (se puede leer en la barra de escala de la imagen). Las colonias de hijas dentro de la de los padres están listas para liberarse.

¿Cómo se reproduce Volvox?

Volvox puede reproducirse asexualmente o sexualmente. La elección entre reproducción asexual y sexual depende de las condiciones en las que viven. La reproducción asexual tiene lugar durante el verano en condiciones favorables, lo que permite una rápida expansión de la población volvox. El color del estanque puede volverse verdoso debido al rápido crecimiento de volvox. Por el contrario, la reproducción sexual se produce al final de la temporada de crecimiento.

Las Volvox crecen rápidamente durante las estaciones cálidas.
Puede encontrar colonias de Volvox de diferentes tamaños que representan diferentes etapas del ciclo de vida.
Fuente de la foto: wiki

Reproducción asexual de Volvox

Volvox puede reproducirse asexualmente formando nuevas colonias hijas dentro de la colonia parental. Estas colonias hijas emergen de células agrandadas en la superficie de la colonia madre, llamadas gonidia (singular: gonidium), en el extremo posterior de la colonia.

La formación de gonidios en el lado interno de Volvox.

Los gonidios son células reproductoras asexuales. Dejan caer sus flagelos, adquieren forma redondeada, contienen citoplasma denso y se encuentran dentro de un saco de gelatina que se proyecta hacia el interior de la colonia. Cada célula de gonidio se divide repetidamente y produce más y más células hijas. Estas células se agrupan y forman una placa de células en forma de copa. La división celular continúa y, finalmente, forman una pequeña colonia hija esférica, que está suspendida de la superficie interior parental.

El ciclo de vida asexual de Volvox.

Las colonias hijas se forman originalmente de adentro hacia afuera, con sus flagelos apuntando hacia adentro. Por lo tanto, necesitan someterse a un proceso de inversión. Después de la inversión, las colonias hijas siguen creciendo, que son como muchas versiones en miniatura del padre.

Una colonia de hijas se está volviendo del revés, por lo que los flagelos se orientarán hacia el exterior de la celda.
Fuente de la foto: microscopy-uk.org.uk

Cuando la colonia parental se rompe y muere, estas colonias hijas escapan. Siguen creciendo por división celular. Una colonia parental puede liberar de 5 a 20 hijas. Las colonias de hijas pueden contener pequeñas colonias de nietas al nacer.

Nacimiento de colonias de hijas después de que la colonia parental se desintegra. ¡Puedes ver que estas colonias de «nietas» ya se están desarrollando!
Fuente de la foto: microscopy-uk.org.uk

Reproducción sexual de Volvox

Algunas especies de Volvox son monoicas (solo un sexo), mientras que otras son dioicas (con dos sexos separados). En las formas dioicas, las colonias femeninas producen óvulos especializados y las colonias masculinas producen paquetes de espermatozoides, ambos en la parte posterior de las colonias. Los óvulos carecen de flagelos y permanecen unidos a las células vecinas por los puentes protoplásmicos. Los espermatozoides carecen de paredes celulares, pero tienen dos flagelos. Los espermatozoides maduros se desprenden de la colonia parental y nadan hacia los óvulos. Cuando un espermatozoide fertiliza un óvulo, se forma un hipnocigoto de paredes gruesas.

Hypnozygote puede permanecer en la etapa latente o en reposo durante un período de tiempo. Si un estanque se seca o se congela, entonces las etapas latentes pueden sobrevivir hasta que regresen mejores condiciones para el crecimiento. Esta es la razón por la que la reproducción sexual de Volvox generalmente comienza al final del verano.

Se están desarrollando paquetes de espermatozoides en una colonia masculina de Volvox.
Fuente de la foto: microscopy-uk.org.reino Unido

Los óvulos fertilizados se convierten en hipnocigotos con una capa protectora dura. Los hipnocigotos son capaces de soportar condiciones duras y sobrevivirán en el invierno.
Fuente de la foto: microscopy-uk.org.uk

¿Quién descubrió Volvox?

El microscopista holandés, Antonie van Leeuwenhoek, informó por primera vez de las colonias de Volvox en 1700. Leeuwenhoek también descubrió muchos otros organismos microscópicos, como rotíferos y paramecia, usando sus microscopios simples.

Izquierda: El microscopio simple utilizado por Antony Van Leeuwenhoek para descubrir los organismos microscópicos. Derecha: Ilustración de Volvox en la carta de Leeuwenhoek del 2 de enero de 1700.
Fuente: minst.org

La evolución de los Volvox

Los Volvox evolucionaron a partir de ancestros unicelulares de Chlamydomonas hace aproximadamente 200 millones de años, durante el período Triásico. Los científicos estaban fascinados con la evolución de las colonias de Volvox. Creían que el secreto de cómo provenían los organismos multicelulares estaba ahí. De hecho, encontraron la transición de algas unicelulares a colonias multicelulares de Volvox dentro de la familia de las Clamidomonas.

Al estudiar el árbol genealógico de las Clamidomonas, los científicos pueden identificar la evolución de algas unicelulares a colonias multicelulares de Volvoxes.
Fuente de la foto: wiki

Volvox es un organismo modelo importante

Un organismo modelo es una especie que ha sido ampliamente estudiada en la ciencia. Por lo general, un organismo modelo es fácil de mantener y criar en un entorno de laboratorio y tiene ventajas experimentales particulares. Escherichia coli (una bacteria), levadura, C. elegans (un gusano redondo), mosca de la fruta, pez cebra y ratones son organismos modelo importantes.

De hecho, Volvox es también un organismo modelo que ayuda a los científicos a estudiar la embriogénesis, la morfogénesis y la diferenciación celular. Por ejemplo, el cambio en la forma de la célula Volvox durante la inversión ocurre en un proceso análogo a la gastrulación animal (un embrión que forma su intestino).

Resumen

• Las volvox crecen como colonias esféricas. Cada colonia puede constar de 500-50, 000 células.
• Volvox prefiere vivir en cuerpos de agua ricos en nutrientes, como lagos, piscinas, canales, zanjas, etc.
• Hay tres tipos de células Volvox: células vegetativas, células reproductivas asexuales y células reproductivas sexuales.
• Las células vegetativas son células somáticas que forman la cáscara de la bola Volvox. Cada célula vegetativa tiene dos flagelos y está unida entre sí con hebras citoplasmáticas.
• Los Volvox pueden reproducirse tanto asexualmente como sexualmente. La decisión depende de las condiciones ambientales.
• Por reproducción asexual, las células reproductoras crecen en colonias hijas dentro de la colonia madre. Después de madurar, la colonia hija sale de la colonia madre.
• Por reproducción sexual, las células reproductoras femeninas y masculinas se convierten en óvulos y espermatozoides. Las células fertilizadas forman hipnocigotos que pueden sobrevivir durante el invierno o la estación seca.

Una imagen interesante de las colonias de Volvox y Gloeotrichia en el mismo campo. Gloeotrichia es un gran género colonial de cianobacterias. Gloeotrichia crece en un cuerpo filamentoso de hasta ~ 2 mm de tamaño.
Fuente de la foto: wiki