Факус
Факус | |
---|---|
Факус сп. | |
Научная классификация | |
Домен: | Эукариоты |
Тип: | эвгленозоа |
Сорт: | Эвгленида |
Клэйд : | эвгленофицеи |
Заказ: | Эвгленалес |
Семья: | факовые |
Род: | Факус Дюжарден , 1841 г. |
Факус — род одноклеточных ) экскаватов типа Euglenozoa (также известный как Euglenophyta , характеризующийся плоской листовидной структурой и жестким цитоскелетом , известным как пелликула. Эти эукариоты в основном зеленого цвета и имеют один жгутик, который тянется по всей длине их тела. Морфологически они очень плоские, жесткие, листовидные, содержат множество мелких дискоидных хлоропластов.
Факусы обычно встречаются в пресноводных средах обитания по всему миру и включают несколько сотен видов, которые продолжают обнаруживаться и по сей день. [ 1 ] в базе данных насчитывается 564 вида Phacus В настоящее время , но таксономически принят только 171 вид. [ 2 ] Род был основан в 1841 году, и с тех пор крупные открытия привели к тому, что он превратился в чрезвычайно большую группу, включающую сотни видов с различными физиологическими характеристиками. Современные исследования сходятся во мнении, что Phacus не является монофилетическим или голофилетическим, а на самом деле является полифилетическим . К сожалению, филогенетические взаимоотношения внутри рода в настоящее время изучены недостаточно.
Этимология
[ редактировать ]Считается, что название рода произошло от греческого слова Phakos , что означает чечевица или линза. [ 3 ] Это может быть связано с общей круглой или овальной формой многих видов, входящих в этот род. Его происхождение восходит к девятнадцатому веку во Франции , где оно впервые было опубликовано и утверждено Дюжарденом. Название рода в настоящее время трактуется в литературе как мужское. [ 2 ]
История знаний
[ редактировать ]Род был впервые установлен французским биологом Феликсом Дюжарденом в 1841 году. Дюжарден впервые опубликовал коллективные данные о роде в научном журнале Histoire naturallle des Zoophytes, Infusoires в 1841 году, отделив их от рода Euglena . Причиной разделения было создание группы, которая правильно организует их установленные морфологические характеристики, такие как их жесткие, плоские, листовидные и маленькие дискоидные хлоропласты с отсутствием пиреноидов. [ 4 ]
Кристиан Эренберг был одним из первых ученых, открывших и классифицировавших представителей этого рода; его открытие Phacus longicauda (Ehrenberg) было одним из первых открытых видов этого рода (1830 г.) и использовалось в качестве голотипа при описании рода. Эренберг, Хюбнер, Дюжарден и Клебс были одними из первых исследователей фака , но все они использовали разные диагностические критерии при классификации этих организмов. Первоначально Эренберг пытался классифицировать три открытых им вида как Euglena из-за их цвета, но в конечном итоге Дюжарден отнес их к роду Phacus из-за сходства, которое они проявляли в других более заметных морфологических характеристиках, таких как форма и расположение полос.
С момента создания рода возникли трудности с классификацией организмов из-за морфологии, поскольку многие виды Phacus имеют физиологические черты, которые очень напоминают другие родственные роды. [ 5 ] Даже самые незначительные различия в некоторых физиологических свойствах вызывали большую путаницу в определении правильной классификации многих видов. Это происходило более заметно во времена Дюжардена, потому что методология и технология, используемые в то время при изучении этих организмов, были гораздо более упрощенными по сравнению с сегодняшними, что приводило к большим трудностям в определении критических различий между организмами. С момента своего создания Phacus претерпевал постоянную реклассификацию и значительную переоценку различных таксонов в соответствии с новой морфологической и молекулярной информацией.
Среда обитания и экология
[ редактировать ]Факусы обычно встречаются в пресноводных средах обитания по всему миру. Многие виды этого рода были обнаружены в ряде стран, включая Японию , США , Португалию , Бразилию , Корею и Филиппины . [ 1 ] [ 6 ] [ 7 ] Различные представители этого рода были обнаружены при температуре от 11,4 до 21,6 ° C и pH от 6,2 до 7,5. Организмы факусов встречаются в различных пресноводных средах (некоторые из них более кислые или щелочные, чем другие), предпочитают более низкие температуры и в среднем существуют в водных средах с более нейтральным pH. [ 6 ] Многие виды Phacus считаются эвпланктонными (свободно плавающие организмы или планктон открытой воды), поскольку они обычно встречаются вместе с другими родами Euglenophyta . [ 8 ] К этим видам относятся представители родов Lepocinclis , Trachelomonas , Euglena и множество различных видов водорослей, которые обычно встречаются в схожих водных средах обитания. Планктонная среда обитания факусов обычно включает болота, канавы, траншеи, пруды и даже на многих рисовых полях по всей Северной Америке и по всему миру. Они составляют небольшую часть сообществ фитопланктона , но служат важным целям, таким как круговорот питательных веществ и стабильность пищевой сети . Их острая способность к колонизации в огромных количествах позволяет им выживать и процветать в районах, где не могут существовать некоторые водоросли. Однако факусы не являются обычными обитателями застойной среды, поскольку эти места часто не имеют надлежащего органического состава.
Нахождение в органически обогащенной пресноводной среде имеет важное значение для развития этих видов. Различные исследования показали, что добавление или удаление определенных органических элементов может оказать глубокое влияние на развитие клеток. [ 9 ] В исследованиях с использованием экстракта говядины для увеличения содержания органических веществ в определенных культурах некоторые виды Phacus имели явные морфологические изменения, отличные от контрольных. [ 9 ] Эти изменения включают: увеличение толщины клетки, увеличение парамилонных телец (как по размеру, так и по количеству у Phacus curvicauda ) и общей структуры клеток. Независимо от больших или малых изменений в обогащении органическими веществами, исследования показывают постоянство этих морфологических изменений. Однако степень происходящих изменений варьируется в зависимости от вида и зависит от конкретных присутствующих органических питательных веществ. [ 9 ] Если количество органических питательных веществ в среде обитания рода недостаточно, изредка они образуют покоящиеся цисты . Если это произойдет, клетки расширятся (набухнут) и станут более округлыми, а также потеряют жгутики. Это увеличение размера заставляет клетку увеличивать количество гранул для хранения парамилона и развивать полисахаридную слизистую оболочку для защиты до тех пор, пока она не попадет в более пригодную для жизни среду. Кроме того, деление клеток продолжает происходить даже в репродуктивной кисте. [ 3 ]
Кормление
[ редактировать ]Факусы — фотосинтезирующие одноклеточные организмы, а это означает, что они способны производить собственную пищу. Хотя этот род в основном получает питательные вещества посредством фотосинтеза, они также способны питаться определенными видами водорослей и бактерий, используя питательный аппарат, расположенный на их нижней стороне. [ 10 ] Известно, что многие виды факусов являются добычей различных морских и пресноводных родов. Наиболее известными хищниками этого рода являются планктонные ракообразные , такие как виды Diaptomus, Tropocyclops, Epischura, Daphnia, Diaphanosoma и Holopedium.
Описание
[ редактировать ]Морфология
[ редактировать ]Факус состоит из организмов, которые представляют собой микроскопические фотосинтезирующие эвгленоиды, которые представляют собой группу одноклеточных автотрофов , содержащих хлоропласты, внутри типа Euglenozoa, хотя большинство родов этого типа на самом деле не содержат хлоропластов и бесцветны. Обычно эти виды небольшие, свободно плавают и имеют яркий зеленый цвет. Что отличает этот род от других фотосинтезирующих видов, так это наличие у него жесткого цитоскелета (хотя у некоторых видов цитоскелет полужесткий или пластичный), состоящего из пелликулярных полосок, и его преимущественно плоской листовидной структуры. [ 6 ] У многих различных видов наблюдается вторичное слияние этих пелликулярных полосок, и многие из полосок имеют разнообразную форму, включая S-образную, А-образную, М-образную или плато. [ 11 ]
Пелликулы образуют оболочку вокруг цитоскелета, покрывающую всю клетку, и сливаются вместе вокруг микротрубочек (MTR). армированного кармана [ 10 ] Этот карман действует как своего рода цитостом или органелла пищеварения, позволяя организму питаться, когда бактерии попадают внутрь. Микротрубочки расположены в верхнем канале своеобразным дублетом и тройником. У некоторых видов Phacus MTR представляет собой центр организации микротрубочек и соединен с резервуарной мембраной поперечнополосатым волокном. [ 10 ] Многие виды также обладают удлиненным хвостовым отростком с удлиненными полосками пелликула. По цитоплазме клетки хлоропласты распределены довольно равномерно и в большом количестве. Обычно они имеют дисковидную форму, от них регулярно избавляются и заменяют. [ 7 ] Хлоропласты, присутствующие в больших количествах, обычно меньше по размеру, не содержат пиреноидов , а виды, содержащие меньше хлоропластов, обычно имеют гораздо более крупные размеры. Факусы , как и все фотосинтезирующие эвгленоиды, получили свои пластиды посредством вторичного эндосимбиоза , при котором предковый фагоцитирующий эвгленоид поглотил зеленую водоросль , и образовавшийся организм стал пластидой . [ 12 ]
Большинство этих организмов также обладают полупрямоугольным глазным пятном , часто красноватого цвета, и одним жгутиком , хотя у некоторых видов их два, которые появляются спереди. Жгутик отвечает за движение клеток, вращаясь в направлении движения, позволяя клетке скользить и плавать в воде. Кроме того, некоторые жгутики различаются по длине от коротких до длины клетки у других видов. Хотя у многих представителей этого рода есть два жгутика, для передвижения используется только один. Другой обычно слишком короткий и не выходит из впячивания задней области, известной как жгутиковый карман. Они расположены внутри задней структуры, называемой жгутиковым аппаратом, также известной как тел базальный комплекс .
Помимо жгутиков в состав жгутикового аппарата входят также два базальных тельца, соединенных поперечнополосатой клетчаткой, три асимметричных микротрубчатых корешка и другие соединительные волокна. У этого рода есть только одно большое анизотропное тело, в отличие от многих других родов эвгленид, у которых обычно их два. [ 13 ] Это анизотропное тело называется парамилоном и действует как запасающее вещество. Парамилон представляет собой запас углеводов, запасающих энергию, и он сильно отличается от других запасов углеводов в водорослях из-за большого количества присутствующих кристаллов. Ядро клетки обычно расположено ближе к середине клетки и примыкает к резерву парамилона. Внутри ядра находятся постоянно конденсированные хромосомы, которые легко рассмотреть под световым микроскопом. Как и другие эвглениды, некоторые виды Phacus также обладают множеством сократительных вакуолей и краснопигментированным глазным пятном.
Различия в морфологии
[ редактировать ]Хотя общая морфология рода считается хорошо установленной, учитывая большое количество видов, наблюдаются важные морфологические различия, которые стоит отметить. [ 6 ] Борозда Phacus , например, у многих видов неглубокая ( viridioryza ), а у других — глубокая и продольная ( Phacus hordeiformis ). Кроме того, форма клеток у некоторых видов совершенно плоская, в то время как многие также описаны как спирально скрученные, прямые или изогнутые. Phacus helikoides на самом деле имеет спиральную форму по всей клетке, а не плоскую и листовидную, как у большинства организмов Phacus .
Метаболия, то есть способность некоторых организмов изменять свою форму, невозможна у Phacus из-за слияния пелликулярных полосок этого рода. Эти разнообразные морфологические формы затрудняют определение рода как симметричного или асимметричного. Ученые, изучающие род Phacus Dujardin, также наблюдали наличие эллипсоидных, крошечных дискообразных или плоских зерен парамилона. У некоторых видов Phacus внутри клетки доминирует одна пластинка ( Phacus orbcularis ), а у других существует несколько пластинок различной морфологии ( Phacus curvicauda ). [ 14 ]
Другие различия между видами включают: наличие или отсутствие гаплопиреноидов в хлоропластах, положение ядра, большую или маленькую эндосому, форму цитоскелета, от нескольких до нескольких дискоидных зерен парамилона, наличие боковых шляпок и наличие косых усеченных полюсов. . Кроме того, морфология хвостового отростка у многих видов факусов чрезвычайно разнообразна. Phacus parvullis и Phacus pusillus имеют очень тупой каудальный отросток, тогда как Phacus segretti и Phacus stokesii фактически полностью лишены каудального отростка. Эти виды описаны как имеющие закругленную заднюю часть вместо хвостового отростка. Исследования показывают, что морфологические изменения, наблюдаемые у этого рода, возможно, обусловлены уровнем обогащения органикой пресноводных местообитаний . [ 9 ] Эти морфологические различия, учитывая огромные размеры рода, привели к определенной путанице в Phacus таксономии .
Жизненный цикл
[ редактировать ]Факусы и другие эвглиниды размножаются бесполым путем . Они делают это путем деления своих клеток в продольном направлении, от вершины клетки к основанию. До полного завершения цитокинеза клетки остаются прикрепленными друг к другу, образуя нечто вроде «двуглавого» организма. Перед цитокинезом количество полосок пелликулы, которые есть в каждой клетке, удваивается, чтобы их было одинаковое количество между каждой дочерней клеткой . Кроме того, каждая дочерняя клетка будет содержать половину количества вновь образовавшихся полосок и половину количества старых полосок, существовавших до деления клетки.
Филогения
[ редактировать ]Факус — представитель семейства Факусовых . [ 15 ] порядок Euglenales, класс Euglenoidea и, наконец, тип Euglenozoa. Определенная информация о предках Фака обсуждалась. Многие исследования изучали гены многих его видов, изучая последовательности малых субъединиц рРНК (SSU) и распределяя определенные виды по кладам . [ 16 ] Эти ученые пытались определить, как факторов . выглядит филогенетическое древо Фака на основе молекулярных Некоторые молекулярно-филогенетические анализы показали, что Phacus является монофилетическим в зависимости от изучаемой клады, но общее мнение, полученное благодаря множественным повторным анализам, состоит в том, что этот род является полифилетическим. [ 16 ] Это возможное несоответствие побудило некоторых ученых предложить переопределить этот род как два отдельных рода. В соответствии с этим считается, что Факус разделился на ранних этапах истории фотосинтезирующих эвглинид.
Генетика
[ редактировать ]Серьезные генетические изменения в этом роде произошли в геноме хлоропластов на протяжении всей его эволюции. Это привело к редукции генома — возможно, из-за потери гена или его переноса в ядро , увеличению числа интронов и крупным геномным перестройкам.
Эволюция
[ редактировать ]В упомянутой выше литературе также изучалась эволюционная история морфологии рода. Считается, что жесткость клеток менялась неоднократно, и это было определено путем сравнения полужестких пленок предковых видов с жесткими пленками их потомков. [ 17 ] Еще одна особенность, которая, как полагают, возникла в ходе эволюции, — это продольные полосы, которые появляются у большинства видов. Похоже, что количество этих полос со временем либо увеличивалось, либо уменьшалось в зависимости от определенных видов, и что их расположение (спиральное или продольное) также менялось в ходе эволюции. [ 17 ] Более того, утверждалось, что некоторые поведенческие и локомоторные черты, которые ранее существовали для хищного питания, больше не выбираются. Похоже, это повлияло на количество полосок, которые обычно имеют виды Phacus . Изменение количества полосок и связанные с ними кластерные узоры сами по себе не являются адаптивными, но, возможно, возникли из-за того, что клетка со временем стала более плоской и жесткой. Считается, что эти черты развились, чтобы адаптироваться к более планктонному образу жизни. [ 17 ]
Ископаемая история
[ редактировать ]Летопись окаменелостей фака , как и большинства эвгленоидов, очень скудна, и фактически известно мало информации об их географическом происхождении. Однако были сообщения, что Phacus -подобные микрофоссилии были обнаружены в грушевидных клетках, которые, по-видимому, очень напоминают клетки Phacus или другого близкородственного рода, Lepocinclis . Этим окаменелостям, хотя и не обязательно принадлежат к этому роду, по оценкам, возраст более 60 миллионов лет. [ 18 ]
Практическая значимость
[ редактировать ]Присутствие факусов в определенных водоемах может фактически указывать на уровень органического загрязнения воды. Было замечено, что присутствие большого количества организмов Phacus свидетельствует о высоком органическом загрязнении. Эта особенность позволяет ученым определять состояние здоровья различных водоемов. [ 19 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Ким, Чон Им; Шин, Унги (01 октября 2014 г.). «Молекулярная филогения и загадочное разнообразие рода Phacus (Phacaceae, Euglenophyceae) и описания семи новых видов». Журнал психологии . 50 (5): 948–959. дои : 10.1111/jpy.12227 . ISSN 1529-8817 . ПМИД 26988648 . S2CID 23561445 .
- ^ Перейти обратно: а б «База водорослей :: Список водорослей мира» . www.algaebase.org . Проверено 25 июля 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Факус» . fmp.conncoll.edu . Проверено 25 июля 2017 г.
- ^ Нудельман, Мария Алехандра; Росси, Мария Сусана; Конфорти, Посещение; Тример, Ричард Э. (1 февраля 2003 г.). «Филогения Euglenophyceae на основе последовательностей малых субъединиц рДНК: таксономические последствия». Журнал психологии . 39 (1): 226–235. дои : 10.1046/j.1529-8817.2003.02075.x . ISSN 1529-8817 . S2CID 85275367 .
- ^ Космала, Сильвия; Береза, Магдалена; Милановский, Рафал; Квятовский, Ян; Закрысь, Божена (01 октября 2007 г.). «Морфологическое и молекулярное исследование взаимоотношений и установление эпитипа Phacus pleuronectes, Phacus orbcularis и Phacus hamelii1». Журнал психологии . 43 (5): 1071–1082. дои : 10.1111/j.1529-8817.2007.00386.x . ISSN 1529-8817 . S2CID 85569422 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Ким, Джун Тэ; Бу, СМ; Закрыс, Б. (2000). «Вклад рода Phacus Dujardin 1841 (Euglenophyceae) в Корею» Нова Хедвигия 71 (1–2): 37–68. дои : 10.1127/nova/71/2000/37 . S2CID 81548264 .
- ^ Перейти обратно: а б Перейра, Марио Хорхе; Азейтеру, Улисс М.М. (2003). «Экологические заметки о видах Phacus Dujardin (Euglenophyta) из центрального региона Португалии». Акта Экологика . 24 : С33–С48. дои : 10.1016/s1146-609x(03)00006-7 .
- ^ Вейк, КЛ (1967). Пересмотр рода Phacus Dujardin в Иллинойсе, диссертация на степень доктора философии . Мичиган: Университет Южного Иллинойса. п. 237.
- ^ Перейти обратно: а б с д Конфорти, Визитасьон (1 мая 1998 г.). «Морфологические изменения Euglenophyta в ответ на обогащение органическими веществами». Гидробиология . 369–370: 277–285. дои : 10.1023/а:1017049910481 . ISSN 0018-8158 . S2CID 6771635 .
- ^ Перейти обратно: а б с Шин, Унги; Бу, Сон Мин; Тример, Ричард Э. (1 октября 2001 г.). «Ультраструктура базального комплекса тела и предполагаемый рудиментарный аппарат питания у Phacus Pleuronectes (euglenophyceae)». Журнал психологии . 37 (5): 913–921. дои : 10.1046/j.1529-8817.2001.01041.x . ISSN 1529-8817 . S2CID 84493597 .
- ^ Леандер, Брайан С.; Фармер, Марк А. (6 февраля 2001 г.). «Эволюция факусов (Euglenophyceae) на основе морфологии пелликул и рДНК СГУ». Журнал психологии . 37 (1): 143–159. дои : 10.1046/j.1529-8817.2001.037001143.x . ISSN 1529-8817 . S2CID 14334118 .
- ^ Касиборски, Бет А.; Беннетт, Мэтью С.; Линтон, Эрик В. (01 июня 2016 г.). «Геном хлоропластов Phacus orbcularis (Euglenophyceae): исходная точка отсчета для phacaceae». Журнал психологии . 52 (3): 404–411. дои : 10.1111/jpy.12403 . ISSN 1529-8817 . ПМИД 27273533 . S2CID 30363801 .
- ^ Жижка, Зденек (1 сентября 2014 г.). «Анизотропные структуры некоторых микроорганизмов, изученные методом поляризационной микроскопии». Фолиа микробиологическая . 59 (5): 363–368. дои : 10.1007/s12223-014-0307-5 . ISSN 0015-5632 . ПМИД 24557733 . S2CID 10416537 .
- ^ Монфис, Анна К; Тример, Ричард Э; Беллерс, Эмили Ф (28 февраля 2011 г.). «Характеристика морфологического разнообразия парамилонов у фотосинтезирующих эвгленоидов (Euglenales, Euglenophyta)». Психология . 50 (2): 156–169. дои : 10.2216/09-112.1 . S2CID 85569364 .
- ^ Ким, Чон Им; Шин, Унги; Тример, Ричард Э. (2010). «Мультигенный анализ фотосинтетических эвгленоидов и нового семейства Phacaceae (Euglenales)». Журнал психологии . 46 (6): 1278–1287. дои : 10.1111/j.1529-8817.2010.00910.x . S2CID 86347770 .
- ^ Перейти обратно: а б Милановский, Рафал; Космала, Сильвия; Закрысь, Бозжена; Квятовский, Ян (1 июня 2006 г.). «Филогения фотосинтезирующих эвгленофитов на основе комбинированного анализа последовательности рДНК хлоропластов и цитоплазмы SSU». Журнал психологии . 42 (3): 721–730. дои : 10.1111/j.1529-8817.2006.00216.x . ISSN 1529-8817 . S2CID 86618135 .
- ^ Перейти обратно: а б с Эссон, Хизер Дж.; Леандер, Брайан С. (1 января 2010 г.). «Эволюция искаженных рисунков пелликул у жестких фотосинтетических эвгленид (Phacus Dujardin)». Журнал эукариотической микробиологии . 57 (1): 19–32. дои : 10.1111/j.1550-7408.2009.00447.x . ISSN 1550-7408 . ПМИД 19878404 . S2CID 2010902 .
- ^ Брэдли, штат Вашингтон (1929). «Пресноводные водоросли из формации Грин-Ривер в Колорадо». Бюллетень Ботанического клуба Торри . 56 (8): 421–428. дои : 10.2307/2480453 . JSTOR 2480453 .
- ^ Брунн, К. (2012). «Водоросли могут служить индикаторами загрязнения воды | WALPA» . Лаборатория водорослей Ностока . Проверено 25 июля 2017 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Космала, Сильвия; Береза, Магдалена; Милановский, Рафаль; Квятовский, Ян; Закрыс, Божена (октябрь 2007 г.). «Морфологическое и молекулярное исследование взаимоотношений и установление эпитипов Phacus pleuronectes, Phacus orbcularis и Phacus hamelii». Журнал психологии . 43 (5): 1071–1082. дои : 10.1111/j.1529-8817.2007.00386.x . S2CID 85569422 .
- Перейра, MJ; Азейтейру, УММ (май 2003 г.). «Экологические заметки о видах Phacus Dujardin (Euglenophyta) из центрального региона Португалии». Акта Экологика . 24 (Приложение 1): С33–С48. дои : 10.1016/S1146-609X(03)00006-7 .
- Наннавеккья, Паула; Толивия, Аналия; Конфорти, Визитасьон (март 2014 г.). «Ультраструктурные изменения у Phacus brachykentron (Euglenophyta) из-за избытка органических веществ в культуральной среде». Экотоксикология и экологическая безопасность . 101 : 36–41. дои : 10.1016/j.ecoenv.2013.12.007 . hdl : 11336/19526 . ПМИД 24507124 .
- Су, ХМ; Вон, ЖЖ; Хо, GY (27 сентября 2013 г.). «Бактериальная смесь, полезная для контроля размножения вредных водорослей, включая Microcystis, Anabaena, Aphanizomenon, Phacus, Euglena, Peridinium, Cyclotella, Chlamydomonas и Rhodomonas, включает Lactobacillus и Lactococcus». Кр2013009902-А; Кр1311837-Б1 .
- Факус. (без даты). Получено с http://eol.org/pages/11710/overview.
- Причард А. и др. 1861: История инфузорий, включая Desmidiaceae и Diatomaceae, британские и зарубежные . Лондон: Уитакер и компания.