Хламидомонада — зелёная одноклеточная водоросль¶
Хламидомонада (Chlamydomonas) — род одноклеточных зелёных водорослей класса хламидомонадовых (Chlamydomonadaceae), относящихся к отделу зелёных водорослей (Chlorophyta). Хламидомонады — типичные представители пресноводной микробиоты, обитающие в лужах, аквариумах, влажной почве и снежных сообществах. Благодаря простому строению, быстрому размножению и возможности культивирования в лабораторных условиях хламидомонада считается модельным объектом ботаники, генетики и клеточной биологии.
¶Внешнее строение
Клетка хламидомонады имеет грушевидную или эллипсоидную форму, её размеры составляют около 10–30 мкм. Передний конец клетки несёт два жгутика равной длины, с помощью которых водоросль активно плавает, совершая характерные толчкообразные движения. Жгутики закреплены в базальных тельцах, связанных с системой микротрубочек.
Клеточная стенка построена в основном из гликопротеинов, а не из целлюлозы, что отличает хламидомонаду от многих других зелёных водорослей. Снаружи клетка окружена слизистым чехлом (гликокаликсом).
¶Внутреннее строение
В центре клетки расположено крупное пиреноидное ядро, окружённое хлоропластом. Хлоропласт занимает значительную часть клеточного объёма, имеет чашевидную форму и содержит хлорофиллы a и b, а также каротиноиды, придающие клетке зелёную окраску. В передней части хлоропласта располагается пиреноид — плотное тельце, окружённое крахмальными зёрнами и участвующее в фиксации углекислого газа.
Также в клетке присутствуют:
- пиренейское пятно (стигма) — светочувствительный орган, связанный с глазком (хроматофором), позволяющий водоросли ориентироваться по источнику света;
- сократительные вакуоли (обычно две), регулирующие осмотическое давление и выведение избытка воды;
- ядро с выраженным ядрышком;
- митохондрии, аппарат Гольджи, гранулы запасного вещества — парамилона (β-1,3-глюкана) и масла.
¶Размножение
Хламидомонада размножается вегетативно, половым и половым непрямым путём.
Вегетативное размножение осуществляется путём митотического деления клетки внутри материнской клеточной стенки; образуются 2, 4, реже 8 зооспор, которые затем разрывают оболочку и выходят наружу.
Половое размножение — изогамия: две клетки (гаметы) одинакового размера и строения, но часто различающиеся по знаку слияния, соединяются попарно и образуют четырёхжгутиковую зиготу. Зигота окружается плотной стенкой, в ней накапливается запас масла, после периода покоя она прорастает, образуя мейотическое деление и новые вегетативные клетки.
При неблагоприятных условиях (пересыхание, истощение среды) хламидомонада образует цисты — покоящиеся клетки с утолщённой стенкой, способные длительное время сохранять жизнеспособность.
¶Образ жизни и распространение
Хламидомонады — фотоавтотрофы, однако многие виды могут переходить к гетеротрофному питанию при отсутствии света, усваивая органические вещества. Некоторые виды содержат вторичные пластиды и способны к миксотрофии.
Род включает более 500 видов, распространённых по всему миру. Хламидомонады обитают в пресных водоёмах, на снегу (например, Chlamydomonas nivalis, вызывающая «красный снег»), в почвенных оболочках, в воде временных луж. Активное движение с помощью жгутиков позволяет им перемещаться к оптимальным по освещённости зонам водоёма.
¶Значение в науке
Хламидомонада — один из ключевых модельных объектов ботаники. На ней изучали:
- закономерности клеточного деления и морфогенеза;
- механизм жгутикового движения и работу цитоскелета;
- фотосинтез и роль пиреноида;
- генетику и рекомбинацию у гаплоидных организмов;
- механизм действия света на поведение клетки (фототаксис).
В 2007 году хламидомонада стала первой зелёной водорослью, чей геном был полностью секвенирован. Геном Chlamydomonas reinhardtii содержит около 17 млн пар оснований и примерно 15 000 генов.
В современных исследованиях хламидомонады используются как система для продуцирования биотоплива, получения рекомбинантных белков и изучения фотосинтеза в условиях изменения климата.
¶Классификация
Род Chlamydomonas Ehrenberg, 1833 включает более 500 описанных видов. Наиболее известные из них:
| Вид | Особенности |
|---|---|
| Chlamydomonas reinhardtii | основной модельный организм |
| Chlamydomonas nivalis | вызывает «красный снег» |
| Chlamydomonas moewusii | изучается в работах по генетике |
| Chlamydomonas eugametos | объект исследований полового слияния |
Род входит в семейство Chlamydomonadaceae порядка Volvocales, объединяющего колониальные и одиночные зелёные водоросли.
¶История изучения
Хламидомонада впервые была описана немецким натуралистом Кристианом Готфридом Эренбергом в 1833 году. В XIX веке водоросль стала объектом исследований немецких и французских ботаников, изучавших размножение и строение простейших. В XX веке, с развитием электронной микроскопии и генетики, хламидомонада приобрела статус одного из основных объектов клеточной биологии растений.
Источники:
- Голлербах М. М. «Зелёные водоросли (Chlorophyta)»
- Harris E. H. «The Chlamydomonas Sourcebook»
- Каден Ф. С. «Низшие растения»
- Сапожников В. В. «Курс низших растений»