Хламидомонада — род зелёных водорослей¶

Хламидомонада (лат. Chlamydomonas) — род одноклеточных зелёных водорослей из класса хлорофициевых (Chlorophyceae), насчитывающий, по разным оценкам, от 300 до 500 видов. Это типичный представитель планктонных и почвенных водорослей, распространённый повсеместно: в пресных водоёмах, лужах, канавах, на влажной почве, снегу и даже в солоноватых водах. Благодаря простоте строения, наличию жгутиков и способности к фотосинтезу хламидомонада стала классическим модельным объектом для изучения клетки, фототаксиса и полового размножения у растений.

¶Систематика и происхождение названия

Род Chlamydomonas описан в 1828 году немецким естествоиспытателем Христианом Готфридом Эренбергом. Название образовано от греческих слов chlamys — «плащ, мантия» и monas — «единица, монада»: клетка покрыта оболочкой, напоминающей плащ. Хламидомонады относятся к порядку Chlamydomonadales, классу Chlorophyceae, отделу зелёных водорослей (Chlorophyta). Род считается близким к предковым формам, от которых, по одной из гипотез, произошли наземные растения.

¶Строение клетки

Клетка хламидомонады имеет овальную или грушевидную форму длиной обычно 5–30 мкм. Основные структуры:

• Оболочка — плотная, состоит из гликопротеинов и целлюлозы, защищает клетку и поддерживает форму.
• Цитоплазма — заполняет внутреннее пространство, содержит органеллы.
• Хроматофор — крупный чашевидный хлоропласт, в котором находится хлорофилл и осуществляется фотосинтез.
• Пиреноид — белковое образование внутри хроматофора, где запасается крахмал.
• Стигма (глазок) — светочувствительный органоид, реагирующий на освещение.
• Ядро — одно, с ядрышком, содержит генетический материал.
• Сократительные вакуоли — две, регулируют водно-солевой баланс и удаляют избыток воды.
• Жгутики — два, обеспечивают движение в воде.

¶Движение и фототаксис

Два жгутика на переднем конце клетки работают как вёсла, продвигая хламидомонаду вперёд. Скорость движения невелика — порядка десятков микрометров в секунду. Благодаря светочувствительному глазку (стигме) водоросль ориентируется в пространстве и движется к свету — это явление называется положительным фототаксисом. При избытке освещения реакция меняется на отрицательную: клетка уходит в тень, избегая повреждения хлорофилла.

¶Питание

Хламидомонада — фотоавтотроф, синтезирующий органические вещества из углекислого газа и воды с использованием энергии света. Наряду с фотосинтезом она способна усваивать готовые органические соединения из окружающей среды (миксотрофность), что повышает её выживаемость в загрязнённых и бедных светом водоёмах. Запасное питательное вещество — крахмал.

¶Размножение

Размножается хламидомонада бесполым и половым путём.

Бесполое размножение происходит при благоприятных условиях: клетка теряет жгутики, делится митозом на 2, 4 или 8 дочерних клеток (зооспор), которые затем выходят из оболочки материнской клетки и превращаются во взрослые особи.

Половое размножение наступает при неблагоприятных условиях — недостатке питательных веществ, изменении температуры или освещения. Клетки превращаются в гаметы, попарно сливаются (изогамия, у некоторых видов — гетерогамия и оогамия), образуя зиготу. Зигота покрывается плотной оболочкой, переживает неблагоприятный период, затем делится мейозом, давая новые гаплоидные клетки. Смена поколений у хламидомонады гаплонтная: взрослая особь гаплоидна, диплоидна только зигота.

¶Среда обитания и распространение

Хламидомонады живут в пресных водоёмах со стоячей водой, лужах, прудах, канавах, а также в почве, на снегу и в ледниках. Некоторые виды выдерживают солёность и экстремальные температуры. Массовое размножение водоросли вызывает «цветение» воды — позеленение стоячих водоёмов. В России хламидомонада обычна в средней полосе, встречается в водоёмах Сибири и северных регионов.

¶Значение и применение

• Экологическая роль — участник круговорота веществ, продуцент кислорода в водоёмах, звено пищевых цепей для простейших и мелких ракообразных.
• Научные исследования — модельный объект генетики, физиологии растений, изучения фотосинтеза и клеточного цикла.
• Биотехнологии — рассматривается как потенциальный источник биотоплива (водород, липиды) и очистки сточных вод.
• Образование — классический пример для изучения строения одноклеточных водорослей в школьном курсе биологии.

¶Интересные факты

• Хламидомонада способна к фототаксису даже при очень слабом освещении.
• Некоторые виды образуют красный пигмент гематохром, из-за чего снег и вода окрашиваются в красный цвет.
• Учёные используют хламидомонаду для изучения наследственных заболеваний человека на клеточном уровне.
• Род включает виды, обитающие в симбиозе с другими организмами, например с гидрой.

Источники: Большая российская энциклопедия; учебники по ботанике и альгологии; научные публикации по физиологии растений и генетике водорослей.