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Volvoxとは何ですか？ 概要

Volvoxは緑藻の属です。 Volvoxesは自由浮遊単細胞藻類であるが、典型的には500-50,000細胞の球状コロニー（またはボール）として一緒に滞在します。 彼らは池、プール、溝など、さまざまな淡水生息地に住むことができます。 顕微鏡下では、volvoxesはゆっくりと回転する緑のビー玉のように見え、最も愛らしい微視的な生物の一つになっています。

顕微鏡下で内部に多くの娘のコロニーを持つ成熟したVolvox carteriコロニー。
: http://www2.unb.ca/vip/photos.htm

顕微鏡の下のVolvoxの黄色ブドウ球菌。

Volvoxの分類

Volvoxは、Volvocaceae科のクロロフィル緑藻の多系統属です。 Volvoxはクロロフィルの存在のためにクラスChlorophyceaeに分類されます。
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: 微生物wiki

Volvoxの細胞構造

典型的なvolvoxコロニーは、細胞の中空球で構成されています。 各ボール、またはコエノビウムは、一緒に接合された表在細胞の単層によって形成される。 各細胞は、中空ボールを一緒に保持するゼラチン状の層を形成する、厚い粘液壁に囲まれています。 いくつかのvolvox種では、これらの粘液壁は球の内部空間を埋めることができる。
これらの表在細胞は栄養細胞または体細胞とも呼ばれる。 球の表面に座っている各栄養細胞は、2つの鞭毛を有する。 これらの鞭毛は周囲の水の側面に直面し、水を通ってコロニー全体を推進するために打ちます。 これがvolvoxが転がるボールのように動く理由です。

Volvoxは、コロニーまたはコエノビウムと呼ばれる500〜50,000個の細胞の中空球です。 中空ボールは細胞の層で構成されています。 各細胞は鞭のような鞭毛のペアを持っています。 鞭毛は同期して鼓動し、細胞のコロニーが泳ぐことを可能にする。
cronodonから修正された画像。

Volvoxコロニーの表面にある栄養細胞の詳細な図。 2つの鞭毛と1つの赤い目の斑点が見えます。
写真提供元：microscopy-uk.org.uk

鞭毛体細胞以外にも、成熟したVolvoxコロニーには生殖生殖細胞も含まれています。 生殖細胞の数は体細胞よりも少なく、球の中心に位置する。
栄養細胞の内部には、核、カップ状の葉緑体、いくつかの収縮性液胞（水調節）、および他の細胞小器官が存在する。 各栄養細胞は、光を感知することができる赤いeyespot（柱頭）を持っています。 Volvoxは、他の緑藻類のように、光合成であり、それ自体が点灯し続けるために（走光性と呼ばれる）光に向かって泳ぎます。 光が強すぎると、volvoxesも葉緑体を損傷する可能性があり、非常に明るい光から離れて移動します。 Volvoxボールは好ましいフロントエンドを持っており、球の前面にあるセルは残りの部分よりも大きなアイスポットを持っています。 これらのeyespotsはvolvoxのコロニーの動きを導く。 生殖細胞は残りの側でグループ化されます。

volvox体細胞は、異なる前極と後極を有する洋ナシ形である。
前極は感光性眼点と二つの鞭毛を有しており、コロニーが光に向かって移動することを可能にする。 鞭毛の基部には、単一のカップ状の葉緑体があります。 Volvoxの細胞は細胞壁および原形質膜によって囲まれています。 中心の細胞質は、中心核、2-3の収縮性液胞、いくつかのミトコンドリア、小胞体、ゴルジ装置（植物細胞ではディクチオソームと呼ばれることもある）、リボソームなどを有する。 収縮性液胞は排泄器官として機能し、細胞の水位を調節する。 ピレノイドは澱粉を作り出し、貯える藻の葉緑体の蛋白質ボディです。 各細胞の長さは約15-25μ mであった。

個々のvolvox細胞間の鞭毛の動きを調整して一斉に打つために、表面上のすべての栄養細胞は、原形質橋によってそれらの最も近い近傍に接続されています。 これらの橋は電気信号の波が調整され、制御された方法の鞭毛の動きを誘発するvolvoxのコロニー中移動するようにするすべての細胞質を連続的にさせ 実際には、細胞接合部は、全体として私たちの心臓の鼓動を作るために私たちの心筋細胞の間で同じように機能します！

個々のVolvox細胞は、原形質橋と呼ばれる細胞質の薄い鎖によって接続されています。 中央の細胞群は、生殖生殖細胞の群である。
写真提供元：microscopy-uk.org.uk

Volvoxはどのように生きていますか？

すべてのボルボックス種は光合成によって独自の栄養素を作ることができます。 Volvoxesは細胞がクロロフィルと呼ばれる緑の顔料を握る葉緑体を含んでいるので緑である。 クロロフィル分子は太陽光を吸収し、それを生物学的エネルギーに変換します。 同時に、光合成も二酸化炭素（CO2）を消費し、酸素（O2）を生成します。 植物のような活動のために、Volvoxesおよび他のすべての緑藻は独立栄養生物である。
ボルボックスは水生生態系の重要な部分である。 それらはそれらに魚のような多くの水生生物のための食料品の重要な部品をする食物連鎖の部分です。 しかし、Volvox aureusの過成長は、有害な藻類の開花をもたらす可能性がある。 藻類の開花は、高い窒素含有量を有する暖かい水でより頻繁である。

湖バインダー、IAの藻類の花。
写真クレジット::Flickr

ボルボックスはどのくらい大きく成長できますか？

volvoxボールまたはコロニーは、通常、500-50,000個の細胞のクラスターです。 これらのコロニーは、100-6000μ mの範囲の卵形または球形の中空形状を有する。 大きなvolvoxコロニーは、ピンヘッドの大きさと同じくらい大きい可能性があります。

成熟したVolvoxコロニーは直径がほぼ2mmです（写真のスケールバーから読むことができます）。 親の中の娘のコロニーは解放する準備ができています。

Volvoxはどのように再現しますか？

Volvoxは無性または性的に再現することができます。 無性生殖と有性生殖の選択は、彼らが住んでいる条件に依存します。 無性生殖は、volvox人口の急速な拡大を可能にする好都合な条件の下で夏の間に起こる。 池の色は、volvoxesの急速な成長のために緑色に変わることがあります。 逆に、有性生殖は成長期の終わりに起こる。

ボルボックスは暖かい季節に急速に成長します。
あなたは、ライフサイクルの異なる段階を表す異なるサイズのVolvoxコロニーを見つけることができます。
写真出典:wiki

Volvoxの無性生殖

Volvoxは、親のコロニー内に新しい娘のコロニーを形成することによって無性生殖することができます。 これらの娘コロニーは、コロニーの後端にあるgonidia（単数：gonidium）と呼ばれる親コロニーの表面上の拡大した細胞から出てくる。

Volvoxの内側にゴニジアが形成される。

ゴニジアは無性生殖細胞です。 それらは鞭毛を落とす;形で円形になる;密な細胞質を含み、コロニーの内部の方に写し出すゼリー嚢の内にある。 各gonidium細胞は繰り返し分裂し、より多くの娘細胞を産生する。 これらの細胞は、グループアップし、細胞のカップ状のプレートを形成します。 細胞分裂は継続し、最終的に、それらは親の内面から懸濁された小さな球状の娘コロニーを形成する。

Volvoxの無性ライフサイクル。

娘のコロニーはもともと内側から外側に形成されており、鞭毛は内側を向いています。 だから、彼らは反転のプロセスを受ける必要があります。 反転した後、娘のコロニーは成長し続け、これは親の多くのミニチュアバージョンのようなものです。

娘のコロニーは、鞭毛が細胞の外側に向かって配向されるように、内側に自分自身を回しています。
写真提供元：microscopy-uk.org.uk

親のコロニーが破裂して死ぬと、これらの娘のコロニーは脱出する。 彼らは細胞分裂によって成長し続ける。 5月20日にメジャー契約を結んでアクティブ-ロースター入りした。 娘のコロニーは孵化時に小さな孫娘のコロニーを含むことができます。

親の植民地が崩壊した後の娘の植民地の誕生。 あなたはこれらの”孫娘”の植民地がすでに発展しているのを見ることができます！
写真提供元：microscopy-uk.org.uk

Volvoxの有性生殖

いくつかのVolvox種は一卵性（唯一の性別）であり、他の種は二卵性（二つの別々の性別を有する）である。 雌雄異株の形態では、雌のコロニーは特殊な卵細胞を産生し、雄のコロニーはコロニーの後部に精子のパケットを産生する。 卵細胞は鞭毛を欠いており、原形質橋によって隣接する細胞に付着したままである。 精子細胞は細胞壁を欠いているが、二つの鞭毛を持っています。 成熟した精子細胞は親コロニーから切り離され、卵細胞に向かって泳ぐ。 精子細胞が卵細胞を受精させると、厚い壁のhypnozygoteが形成される。

Hypnozygoteは休止期または休止期に一定期間滞在することができます。 池が乾燥したり凍結したりすると、休眠段階は成長のためのより良い条件が戻るまで生き残ることができます。 これが、Volvoxの有性生殖が通常夏の終わりに始まる理由です。

精子細胞のパッケージは、男性のVolvoxコロニーで開発されています。
写真提供元：microscopy-uk.org…..uk

受精卵細胞は硬い保護層を持つhypnozygotesに発達します。 Hypnozygotesは過酷な条件に耐えることができ、冬に生き残るでしょう。
写真提供元：microscopy-uk.org.uk

誰がVolvoxを発見しましたか？

オランダの顕微鏡学者Antonie van Leeuwenhoekは、1700年にVolvoxコロニーを初めて報告した。 Leeuwenhoekはまた彼の簡単な顕微鏡の使用によってワムシおよびparameciaのような他の多くの微視的な有機体を、発見した。

左: Antony Van Leeuwenhoekが顕微鏡の有機体を発見するのに使用した簡単な顕微鏡。 右：1700年1月2日付けのLeeuwenhoekの手紙のVolvoxのイラスト。
出典：minst.org

ボルボックスの進化

ボルボックスは約200万年前の三畳紀に単細胞のクラミドモナスの祖先から進化した。 科学者たちはVolvoxコロニーの進化に魅了されました。 彼らは、多細胞生物がどのようにしてから来たのかの秘密がそこにあると信じていました。 実際には、彼らはクラミドモナスの家族の中で単細胞藻類から多細胞Volvoxコロニーへの移行を発見しました。

クラミドモナスの家系図を研究することによって、科学者は単細胞藻類からVolvoxesの多細胞コロニーへの進化を同定することができる。
写真出典:wiki

Volvoxは重要なモデル生物

モデル生物は科学で広く研究されている種です。 通常、モデル生物は、実験室環境での維持および繁殖が容易であり、特に実験的利点を有する。 大腸菌（細菌）、酵母、線虫（回虫）、ショウジョウバエ、ゼブラフィッシュ、およびマウスは、すべての重要なモデル生物です。

実際、Volvoxは胚形成、形態形成、細胞分化の研究に役立つモデル生物でもあります。 例えば、反転中のVolvox細胞形状の変化は、動物原腸形成（その腸を形成する胚）に類似したプロセスで起こる。

まとめ

• ボルボックスは球形のコロニーとして成長する。 各コロニーは500-50,000細胞で構成されていてもよい。
• Volvoxは、湖、プール、運河、溝などの栄養豊富な水域に住むことを好みます。
• ボルボックス細胞には、栄養細胞、無性生殖細胞、性生殖細胞の3種類があります。
• 栄養細胞は、Volvoxボールの殻を形成する体細胞です。 それぞれの栄養細胞は2つの鞭毛を有し、細胞質鎖で互いに結合している。
• ボルボックスは無性生殖と性的生殖の両方を行うことができます。 決定は環境条件に依存します。
• 無性生殖により、生殖細胞は親コロニー内の娘コロニーに成長する。 成熟した後、娘のコロニーは親のコロニーから出てきます。
• 有性生殖により、雌と雄の生殖細胞は卵と精子細胞になります。 受精した細胞は、冬または乾季に生き残ることができるhypnozygotesを形成します。

同じフィールドにあるVolvoxとGloeotrichiaコロニーの興味深い写真。 Gloeotrichiaは、シアノバクテリアの大規模な植民地属です。 Gloeotrichiaは、最大2mmの大きさの糸状体で成長する。
写真提供元：ウィキ