Wat is een Volvox? Volvox is een geslacht van algen uit de familie algen (algen). Volvoxen zijn vrij zwevende eencellige algen, maar blijven meestal samen als bolvormige kolonies (of ballen) van 500-50.000 cellen. Ze kunnen leven in een verscheidenheid van zoetwater habitats, met inbegrip van vijvers, poelen, en sloten. Onder een microscoop zien volvoxen eruit als groene knikkers die langzaam ronddraaien, waardoor ze een van de meest schattige microscopische organismen zijn.
een volwassen Volvox carterikolonie met vele dochterkolonies binnen onder een microscoop. fotobron: http://www2.unb.ca/vip/photos.htm
Volvox aureus onder de microscoop.Volvox is een geslacht van Polyfytische algen behorend tot de familie Volvocaceae. Volvox wordt ingedeeld in de klasse Chlorophyceae vanwege de aanwezigheid van chlorofyl. 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: Microbe wiki
de celstructuur van Volvox
een typische volvoxkolonie bestaat uit een holle bol van cellen. Elke bal, of coenobium, wordt gevormd door een enkele laag van oppervlakkige cellen samen. Elke cel is omgeven door een dikke slijmerige wand, die een gelatineuze laag vormt die de holle bal bij elkaar houdt. Bij sommige soorten volvox kunnen deze slijmerige wanden de interne ruimte van de bol opvullen. deze oppervlakkige cellen worden ook vegetatieve cellen of somatische cellen genoemd. Elke vegetatieve cel zit op het oppervlak van de bol draagt twee flagella. Deze flagella kijken naar de zijkant van het omringende water en slaan om de hele kolonie door het water te stuwen. Daarom beweegt een volvox als een rollende bal.
Volvox is een holle bol van 500-50.000 cellen, een kolonie of coenobium genoemd. De holle bal bestaat uit een laag cellen. Elke cel heeft een zweep-achtige flagella. De flagella sloeg synchroon, waardoor de kolonie cellen kon zwemmen. afbeelding gewijzigd van cronodon.
een goed zicht op vegetatieve cellen op het oppervlak van een Volvox-kolonie. Twee flagella en een rode oogvlek zijn zichtbaar. fotobron: microscopy-uk.org.uk
behalve gesgellateerde somatische cellen bevat een volwassen Volvoxkolonie ook voortplantingskiemcellen. Het aantal kiemcellen is minder dan somatische cellen en bevindt zich in het centrum van de bol. in de vegetatieve cel bevinden zich een kern, een kopvormige chloroplast, verschillende contractiele vacuolen (waterregulerend) en andere celorganellen. Elke vegetatieve cel heeft een rode oogvlek (stigma) die licht kan voelen. Volvox is, net als andere groene algen, fotosynthetisch en zwemt naar het licht (fototaxis genoemd) om zichzelf verlicht te houden. Als het licht te sterk is, bewegen volvoxes ook weg van zeer felle lichten die hun chloroplasten kunnen beschadigen. De Volvox bal heeft een voorkeur front-end en cellen in de voorkant van de bol hebben grotere oogvlekken dan de rest. Deze oogvlekken leiden de beweging van de volvoxkolonie. De voortplantingscellen zijn gegroepeerd aan de restzijde.
een volvox somatische cel is peervormig met verschillende voorste en achterste Polen. de voorste Pool heeft een lichtgevoelige oogvlek en twee flagella die het mogelijk maken voor de kolonie om naar het licht te bewegen. De basis van de flagella draagt enkele kopvormige chloroplasten. De volvoxcel wordt ingesloten door een celwand en plasmamembraan. Het centrale cytoplasma bezit een centrale kern, 2-3 contractiele vacuolen, verschillende mitochondriën, endoplasmatisch reticulum, Golgi-apparaat (soms dictyosomen genoemd in plantaardige cellen), ribosomen, enz. Contractiele vacuolen fungeren als uitscheidingsorganen om het waterniveau van de cel te regelen. Pyrenoid is een eiwitlichaam in de chloroplasten van algen die zetmeel produceren en opslaan. Elke cel is ongeveer 15-25 µm lang.
om de beweging van flagella tussen individuele volvoxcellen te coördineren, worden alle vegetatieve cellen op het oppervlak met hun naaste buren verbonden door protoplasmatische bruggen. Deze bruggen maken het cytoplasma van alle cellen ononderbroken, dat golven van elektrische signalen toestaat om door de volvoxkolonie te reizen, die flagellabeweging op een gecoördineerde en gecontroleerde manier teweegbrengen. In feite functioneert de celverbinding op dezelfde manier tussen onze hartspiercellen om ons hart als geheel te laten kloppen!
de individuele Volvoxcellen worden verbonden door dunne bundels van cytoplasma, genoemd protoplasmic bruggen. De celcluster in het centrum is een groep van reproductieve geslachtscellen. fotobron: microscopy-uk.org.uk
hoe leeft Volvox?
alle Volvox-soorten zijn in staat hun eigen voedingsstoffen aan te maken door middel van fotosynthese. Volvoxen zijn groen omdat hun cellen chloroplasten bevatten die de groene pigmenten bevatten, chlorofyl genaamd. De chlorofylmoleculen absorberen het zonlicht en zetten het om in biologische energie. Tegelijkertijd verbruikt fotosynthese ook kooldioxide (CO2) en produceert zuurstof (O2). Door de plantenachtige activiteiten zijn Volvoxen en alle andere groene algen autotrofe organismen. Volvoxen zijn een belangrijk onderdeel van het aquatische ecosysteem. Ze maken deel uit van de voedselketen, waardoor ze een belangrijk onderdeel zijn van het voedsel voor veel waterorganismen zoals vissen. Echter, de overgroei van Volvox aureus kan resulteren in een schadelijke algenbloei. Een algenbloei komt vaker voor in warm water met een hoog stikstofgehalte.
algenbloei in Lake Binder, IA. Fotokrediet:: Flickr
hoe groot een Volvox kan groeien?
een volvoxbal of-kolonie is meestal een cluster van 500-50.000 cellen. Deze kolonies hebben een eivormige of bolvormige holle vorm die varieert van 100-6000 µm. Een grote volvoxkolonie kan zo groot zijn als een speldenkop.
een volwassen Volvoxkolonie is bijna 2 mm in diameter (je kunt het lezen van de schaalbalk van de foto). De dochterkolonies in de ouderlijke zijn klaar om los te laten.
hoe reproduceert Volvox?
Volvox kan zich ongeslachtelijk of seksueel voortplanten. De keuze tussen aseksuele en seksuele voortplanting hangt af van de omstandigheden waarin ze leven. Aseksuele voortplanting vindt plaats in de zomer onder gunstige omstandigheden, die een snelle uitbreiding van de volvox-populatie mogelijk maken. De kleur van de vijver kan groenachtig worden als gevolg van de snelle groei van volvoxen. Integendeel, seksuele voortplanting vindt plaats aan het einde van het groeiseizoen.
Volvoxen groeien snel tijdens warme seizoenen. u kunt Volvoxkolonies van verschillende grootte vinden die verschillende stadia van de levenscyclus vertegenwoordigen. foto bron: wiki
ongeslachtelijke reproductie van Volvox
Volvox kan zich ongeslachtelijk voortplanten door nieuwe dochterkolonies te vormen binnen de ouderkolonie. Deze dochterkolonies komen uit vergrote cellen op het oppervlak van de ouderkolonie, genaamd gonidia (enkelvoud: gonidium), aan het achterste uiteinde van de kolonie.
de vorming van gonidia aan de binnenzijde van Volvox.
Gonidia zijn aseksuele voortplantingscellen. Ze laten hun flagella vallen, worden afgerond, bevatten dicht cytoplasma en liggen in een geleizak die naar de binnenkant van de kolonie uitsteekt. Elke gonidiumcel verdeelt zich herhaaldelijk en produceert steeds meer dochtercellen. Deze cellen groeperen zich en vormen een bekervormige plaat van cellen. De celdeling gaat door en uiteindelijk vormen ze een kleine bolvormige dochterkolonie, die aan de binnenkant van het ouderlijk oppervlak wordt opgehangen.
de aseksuele levenscyclus van Volvox.
de dochterkolonies worden oorspronkelijk binnenstebuiten gevormd, met hun flagella naar binnen gericht. Ze moeten dus een proces van inversie ondergaan. Na inversie blijven dochterkolonies groeien, die net als vele miniatuurversies van de ouder zijn.
een dochterkolonie draait zichzelf binnenstebuiten zodat de flagella zich naar de buitenkant van de cel zal richten. fotobron: microscopy-uk.org.uk
wanneer de ouderkolonie scheurt en sterft, ontsnappen deze dochterkolonies. Ze blijven groeien door celdeling. Eén ouderkolonie kan 5-20 dochters vrijlaten. Dochterkolonies kunnen bij het uitkomen kleine kleindochter-kolonies bevatten.
geboorte van dochterkolonies nadat de ouderkolonie uiteenvalt. Je kunt zien dat deze “kleindochter” kolonies zich al ontwikkelen! fotobron: microscopy-uk.org.uk
seksuele voortplanting van Volvox
sommige soorten Volvox zijn eenhuizig (slechts één geslacht) terwijl andere tweehuizig zijn (met twee afzonderlijke geslachten). In tweehuizige vormen produceren vrouwelijke kolonies gespecialiseerde eicellen en mannelijke kolonies produceren pakjes spermatozoïden, beide aan de achterzijde van de kolonies. De eicellen missen flagella en blijven aan naburige cellen verbonden door de protoplasmatische bruggen. Spermacellen missen celwanden maar hebben twee flagella. Rijpe spermacellen maken zich los van de ouderkolonie en zwemmen naar eicellen. Wanneer een zaadcel een eicel bevrucht, wordt een dikwandige hypnozygoot gevormd.
Hypnozygote kan gedurende een bepaalde periode in de slapende of rustfase blijven. Als een vijver droogt of bevriest, dan is de slapende stadia kunnen overleven tot betere voorwaarden voor groei terugkeer. Dit is de reden waarom de seksuele reproductie van Volvox meestal begint aan het einde van de zomer.
verpakkingen van zaadcellen ontwikkelen zich in een mannelijke Volvox kolonie. fotobron: microscopy-uk.org.uk
bevruchte eicellen ontwikkelen zich tot hypnozygoten met een harde beschermende laag. Hypnozygotes zijn in staat om zware omstandigheden te weerstaan en zal overleven in de winter. fotobron: microscopy-uk.org.uk
Wie heeft Volvox ontdekt? De Nederlandse microscopist Antonie van Leeuwenhoek meldde de Volvoxkolonies voor het eerst in 1700. Leeuwenhoek ontdekte ook vele andere microscopische organismen, zoals rotiferen en paramecia, met behulp van zijn eenvoudige microscopen.
links: De eenvoudige microscoop die Antony van Leeuwenhoek gebruikte om microscopische organismen te ontdekken. Rechts: afbeelding van Volvox in Leeuwenhoek ‘ s brief van 2 januari 1700. bron: minst.org
de evolutie van Volvox
Volvoxen evolueerde van single-cellulaire Chlamydomonas voorouders ongeveer 200 miljoen jaar geleden, tijdens de Triassische periode. Wetenschappers waren gefascineerd door de evolutie van Volvoxkolonies. Ze geloofden dat het geheim van hoe meercellige organismen vandaan kwamen daar is. In feite vonden ze de overgang van eencellige algen naar meercellige Volvoxkolonies binnen de familie van Chlamydomonas.
door de stamboom van Chlamydomonas te bestuderen, kunnen wetenschappers de evolutie van eencellige algen tot meercellige kolonies van Volvoxen identificeren. foto bron: wiki
Volvox is een belangrijk modelorganisme
een modelorganisme is een soort die op grote schaal in de wetenschap is bestudeerd. Meestal is een modelorganisme gemakkelijk te onderhouden en te fokken in een laboratoriumomgeving en heeft het bijzondere experimentele voordelen. Escherichia coli (een bacterie), gist, C. elegans (een rondworm), fruitvlieg, zebravis en muizen zijn allemaal belangrijke modelorganismen.In feite is Volvox ook een modelorganisme dat wetenschappers helpt bij het bestuderen van embryogenese, morfogenese en celdifferentiatie. Bijvoorbeeld, de verandering in de vorm van de Volvoxcel tijdens inversie gebeurt in een proces analoog aan dierlijke gastrulatie (een embryo dat zijn darm vormt).
samenvatting
Volvoxen groeien als bolvormige kolonies. Elke kolonie kan bestaan uit 500-50. 000 cellen.
Volvox leeft bij voorkeur in nutriëntenrijke waterlichamen zoals meren, poelen, kanalen, sloten, enz.
er zijn drie soorten Volvoxcellen: vegetatieve cellen, aseksuele voortplantingscellen en seksuele voortplantingscellen.
vegetatieve cellen zijn somatische cellen die het omhulsel van Volvoxbal vormen. Elke vegetatieve cel heeft twee flagella en is aan elkaar verbonden met cytoplasmatische strengen.
Volvoxen kunnen zich zowel ongeslachtelijk als seksueel voortplanten. De beslissing hangt af van de omgevingsomstandigheden.
door ongeslachtelijke voortplanting groeien voortplantingscellen uit tot dochterkolonies binnen de ouderkolonie. Na het volwassen worden komt de dochterkolonie uit de ouderkolonie.
door seksuele voortplanting worden vrouwelijke en mannelijke voortplantingscellen ei-en spermacellen. Bevruchte cellen vormen hypnozygoten die kunnen overleven tijdens de winter of het droge seizoen.
een interessant beeld van zowel Volvox-als Gloeotrichia-kolonies in hetzelfde veld. Gloeotrichia is een geslacht van cyanobacteriën. Gloeotrichia groeit in een filamenteus lichaam tot ~ 2 mm groot. foto bron: wiki
