Erythropsidinium

Erythropsidinium
Ilustracja
Erythropsidinium
N – jądro komórki[1], H+R ocelloid[a]
(H – hya­lo­some, R – melanosome = „kubek pigmentowy” [retinal body]),
FL – flagellum i PS – „tłok” (piston),
pasek skali – 20 μm
Systematyka[2][3]
Domena

eukarionty
Chatton

Królestwo

chromisty
Cavalier-Smith

Nadtyp

Chromalveolata

Typ

Bruzdnice (Dinoflagellata)

Klasa

Dinophyceae
BütschliF., E.Fritsch

Rząd

Gymnodiniales
Apstein

Rodzina

Warnowiaceae
Lindemann

Rodzaj

Erythropsidinium
P.C.Silva
(Erythropsis, Richard Hertwig 1885[3])

Nazwa systematyczna
Erythropsidinium P.C.Silva
Gatunki
  • Erythropsidinium cochlea
  • Erythropsidinium cornutum
  • Erythropsidinium extrudens
  • Erythropsidinium hispidum
  • Erythropsidinium labrum
  • Erythropsidinium minus
  • Erythropsidinium pavillardii
  • Erythropsidinium richardii
  • Erythropsidinium scarlatinum
pasek skali – 20 μm

Erythropsidinium (dawniej Erythropsis) – rodzaj jednokomórkowych eukariontów z grupy bruzdnic (rodzina Warnowiaceae)[b][2][3].

Habitat

Erythropsidinium jest częścią planktonu morskiego. W ekosystemie jest prawdopodobnie drapieżnikiem (jak inne Warnowiaceae)[4]. Występuje w warstwie powierzchniowej ciepłych i tropikalnych wód wszystkich oceanów i Morza Śródziemnego[5]; po raz pierwszy został opisany na podstawie badań próbek wody Zatoki Neapolitańskiej (Richard Hertwig, 1888)[3]. Badania biogeograficzne wykonał Fernando Gómez[c] w pobliżu prądów Oja Siwo i Kuro Siwo, Celebesu i wysp Filipin, zachodniego i centralnego równikowego i południowo-wschodniego Pacyfiku. Najwyższą liczebność (15 osobników/dm³) odnotowano w północnej części Morza Filipińskiego (32°N, 138°E, głębokość 30 m). Stwierdzono m.in., że obfitość Erythropsidinium jest większa w strefach upwellingu. Większość osobników zebrano w strefie eufotycznej z głębokości mniejszej niż 90 m, co sugeruje, że zasiedleniu tej niszy sprzyjał prymitywny narząd wzroku (ocelloid[a]). Pomimo dysponowania ocelloidem i innymi złożonymi organellami konkurencyjność Erythropsidinium w ekosystemie pelagicznym wydaje się niska[6].

Opis

Bruzdnice (Dinoflagellata) są organizmami jednokomórkowymi, poruszającymi się dzięki wirującym wiciom (łac. flagella, organellum ruchu). U Erythropsidinium są one atroficzne[7]. Charakterystyczne dla Erythropsidinium (Gymnodiniales, Dinophyceae) są[5][7]:

  • piston – nie występujący w innych organizmach, wysuwany jak macka i kurczliwy „tłok”, niekiedy osiągający 20-krotność długości ciała (długość bez „tłoka” wynosi 50–120 μm)[6];
  • ocelloid[a] – struktura przypominająca oko, wyraźnie widoczna w wierzchołkowej części komórki

Mimo braku układu nerwowego (por. np. układ nerwowy płazińców) Erythropsidinium–drapieżnik jest zdolny do szybkich i precyzyjnych reakcji tłoka w chwili pojawienia się ofiary[d]. Używanie pojęcia „spostrzeżenie” ofiary jest problematyczne, ponieważ „widzenie” jest definiowane jako proces odbierania bodźców wzrokowych i ich analizowania w procesie percepcji (zob. np. droga wzrokowa)[8].

Tłok

zob. osobny artykuł Piston

Tłok jest aktywny w dwóch podstawowych trybach[e][7][8]:

– w trybie ruchu
zastępuje atroficzne wici. Jego rozszerzenia i skurcze (kilka razy na sekundę) powodują przemieszczanie się osobnika z prędkością ok. 1 mm/s, większą od prędkości innych bruzdnic. Przemieszczanie się jest konsekwencją dużej różnicy między szybkością wydłużania się i skurczu wypustki – skurcz jest ok. 4-krotnie szybszy niż rozszerzanie. W czasie rozszerzania, którego prędkość osiąga 50 mm/s, komórka cofa się z chwilową prędkością ok. 4 mm/s.
– w trybie stacjonarnym
gdy komórka jest prawie nieruchoma, tłok pełni m.in. funkcję organellum dotyku. Bada otoczenie w poszukiwaniu pożywienia, którym są zwykle jaja widłonogów. Zdobycz jest chwytana przez końcówkę tłoka, wyposażoną w „przyssawkę”, po czym umieszczana w tylnej jamie ciała, gdzie następuje wchłanianie.

Ocelloid

zob. osobny artykuł Ocelloid

W strukturze ocelloidu występują dwie wyraźnie dostrzegalne części, przypominające soczewkę i siatkówkę prostego oka człowieka i innych kręgowców[9]:

1
a
2
b
Ocelloid i oko kręgowca
a – ocelloid, obraz (negatyw) uzyskany metodą TEM (pasek skali – 10 µm; Ps – fragment „tłoka”, zob. piston),
b – schemat ilustrujący podobieństwo budowy ocelloidu (1) i oka (2): R – „kubek pigmentowy” (retinal body) / siatkówka, H – hyalosome, C – soczewka[9].

Badania mechanizmów ewolucji

Specyficzny dla Erythropsidinium narząd wzroku budzi zainteresowanie wielu naukowców, próbujących znaleźć odpowiedzi na liczne pytania o początki życia na Ziemi i przebieg ewolucji. Badania nie ograniczają się do problemów ewolucji oka, jednak często skupia ono uwagę jako narząd, który osiągnął wyjątkową złożoność, zachowując podstawowe podobieństwo fotoreceptorów. W XIX wieku Charles Darwin, twórca teorii ewolucji, pisał o oku człowieka „Organs of Extreme Perfection and Complication”[11][12], a w końcu XX w. Richard Dawkins zamieścił w książce pt. Wspinaczka na szczyt nieprawdopodobieństwa rozdział pt. Czterdzieści dróg do oświecenia. Dowodził m.in. że w istnieniu tak złożonej struktury nie ma nic niezwykłego, jeżeli weźmie się pod uwagę miliony lat ciągłego kumulowania się udoskonaleń[13].

Zgodnie z powszechnie przyjętą hipotezą, dotyczącą powstania życia na Ziemi, pierwsza komórka prokariotyczna powstała ok. 3,8 mld lat temu, niedługo po zakończeniu Wielkiego Bombardowania, prawdopodobnie w pobliżu alkalicznych „białych” kominów hydrotermalnych (środowisko sprzyjające powstaniu RNA). Pierwsze organizmy były chemoautotrofami (zob. np. bakterie metanowe i siarkowe). Najwcześniejsze skamieniałości śladowe pochodzą sprzed 3,86 mld lat. Prawdopodobnie dopiero ok. 2 mld lat temu zaszła endosymbioza, która rozpoczęła drogę od prokariontów do dominujących współcześnie eukariontów (część DNA endosymbiontów była przenoszona do jądra komórki macierzystej; symbionty stawały się organellami). Rozpoczął się kolejny etap nadal trwającej ewolucji[14]. Współczesne drzewo filogenetyczne stale się rozrasta wskutek:

Różnorodność genetyczna współczesnych ekosystemów morskich jest przedmiotem intensywnych badań. Erythropsidinium jest jednym z obiektów badań organizmów z rzędu Gymnodiniales, do którego należy rodzina Warnowiaceae. Jest spektakularnym przykładem endosymbiozy, prowadzącej do zwiększenia przystosowania do warunków panujących w tej części ekosystemu[9][15][16][17][18][19].

2
a
3
b
Drzewo filogenetyczne (a)[20][21] i poziomy transfer genów[f] (b); trzem domenom odpowiadają kolory: niebieski – bakterie, zielony – archeony, czerwony – eukarionty

Zobacz też

  • ekologia mikrobiologiczna

Uwagi

  1. 1 2 3 Nie mylić z ocellus (przyoczko).
  2. ↑ Warnowiaceae są rodziną trzech rodzajów heterotroficznych: Warnowia, Erythropsidinium i Nematodinium[9].
    Nematodinium
    Porównawcze badania, wykonane w latach 70. XX w. (m.in. Greuet, 1978), pozwoliły wykazać, że struktura ocelloidów Nematodinium jest najprostsza, a więc prawdopodobnie ewolucyjnie wcześniejsza[25]. Podobne badania, dotyczące fototaksji i fotoreceptorów różnych gatunków królestwa protisty (np. euglena), były wykonywane również wcześniej [4].
  3. ↑ Fernando Gómez pracował początkowo w Centrum Oceanologii w Marsylii, a następnie w Laboratory of Plankton Systems w Universidade de São Paulo (przeniósł się z Europy do Brazylii, ponieważ Erythropsidinium występuje częściej w wodach tropikalnych)[8].
  4. ↑ Fernando Gómez mówi: „Erythropsidinium is a sniper. It is waiting to see the prey, and it shoots in that direction” […] „It knows where the prey is”[8] (Erythropsidinium jest snajperem. Czeka na zdobycz i strzela w tym kierunku. […] Wie, gdzie jest ofiara).
  5. ↑ Wideo pt. Function of ocelloid and piston in dinoflagellate Erythropsidinium (Gymnodiniales, Dinophyceae)[22], Erythropsidinium ocelloid dinoflagellates[23] i inne prezentuje w YouTube Fernando Gómez, autor licznych publikacji nt. fitoplanktonu morskiego[24].
  6. ↑ Autor rysunku: Barth F. Smets (prof. mikrobiologii środowiskowej, Duński Uniwersytet Techniczny)[26]

Przypisy

  1. ↑ G.S. Gavelis, M. Herranz, K.C. Wakeman, C. Ripken, S. Mitarai, G.H. Gile, P.J. Keeling, B.S. Leander. Dinoflagellate nucleus contains an extensive endomembrane network, the nuclear net. „Scientific Reports. Sci Rep”, s. 839, 2019-01-29. DOI: 10.1038/s41598-018-37065-w. ISSN 2045-2322.
  2. 1 2 Genus: Erythropsidinium. [w:] Taxonomy Browser : Algaebase [on-line]. Algaebase. [dostęp 2019-02-08]. (ang.).
  3. 1 2 3 4 Dr Richard Hertwig: Erythropsis agilis. Eine neue Protozoe. W: Carl Gegenbaur: Morphologisches Jahrbuch Collections. Leipzig: 1885, s. 204-213.
  4. ↑ Ester Piccinni, Pietro Omodeo. Photoreceptors and Phototactic Programs in Protista. „Italian Journal of Zoology”. 42 (1), s. 57–79, 2009-09-14. Taylor and Francis Group, LLC. DOI: 10.1080/11250007509430131. ISSN 0373-4137. (ang.).
  5. 1 2 P. Hargraves (The most recent alteration to this page was made on 23 May 2017 by M.D. Guiry): Erythropsidinium P.C.Silva, 1960 ; Holotype species: Erythropsidinium agile (Hertwig) P.C.Silva. [w:] Algaebase (original publication and holotype designation: Silva, P.C., 1960. Remarks on algal nomenclature III. Taxon 9: 18-25) [on-line]. algaebase.org. [dostęp 2019-02-09]. (ang.).
  6. 1 2 Fernando Gómez. Erythropsidinium (Gymnodiniales, Dinophyceae) in the Pacific Ocean, a unique dinoflagellate with an ocelloid and a piston. „European Journal of Protistology”. 44 (4), s. 291–298, 2008. DOI: 10.1016/j.ejop.2008.03.002. PMID: 18550346.
  7. 1 2 3 Gómez F.. The function of the ocelloid and piston in the dinoflagellate Erythropsidinium (Gymnodiniales, Dinophyceae). „Journal of Phycology”, s. 629–641, 2017-06 i: Epub 2017-03-13. Phycological Society of America. ISSN 0022-3646. (ang.). (Scribd Inc.)
  8. 1 2 Michael Le Page. This single-celled bug has the world’s most extraordinary eye. „New Scientist magazine”, 2015-06-16. New Scientist Ltd. (ang.).
  9. 1 2 3 Shiho Hayakawa, Yasuharu Takaku, Jung Shan Hwang, Takeo Horiguchi, Hiroshi Suga, Walter Gehring, Kazuho Ikeo, Takashi Gojobori. Function and Evolutionary Origin of Unicellular Camera-Type Eye Structure. „PLoS One”, 2015. Public Library of Science. DOI: 10.1371/journal.pone.0118415. ISSN 1932-6203. (ang.).
  10. ↑ hyalosome [hī-al′ō-sōm definition]. [w:] MediLexicon [on-line]. MediLexicon International Ltd. [dostęp 2019-02-12]. [zarchiwizowane z tego adresu (2019-02-17)]. (ang.).
  11. ↑ Organs of extreme perfection. [w:] The Origin of Species Chapter 6: Difficulties on Theory [on-line]. The TalkOrigins Archive. [dostęp 2019-02-13]. (ang.).
  12. ↑ Matt Slick, Helen Fryman: What did Charles Darwin say about the human eye?. [w:] Strona internetowa The Christian Apologetics & Research Ministry [on-line]. CARM. [dostęp 2019-02-13]. (ang.).
  13. ↑ Czterdzieści dróg do oświecenia. W: Richard Dawkins: Wspinaczka na szczyt nieprawdopodobieństwa. Małgorzata Pawlicka-Yamazaki (tłum.). Warszawa: Prószyński i S-ka, 1998, s. 180, seria: Na ścieżkach nauki. ISBN 83-7180-323-0.
  14. ↑ Graham Lawton; wprowadzenie: Stephen Hawking ; ilustr. Jennifer Daniel ; przekład Maria Brzozowska: Początki (prawie) wszystkiego → Życie → Oczy. Kraków: Insignis Media, 2018, s. 74–97. ISBN 978-83-66071-44-5.
  15. ↑ D.-E.Nilsson. Photoreceptor Evolution: Ancient Siblings Serve Different Tasks. „Current Biology”. 15 (3), s. R94-R96, 2005-02-08. Cell Press. DOI: 10.1016/j.cub.2005.01.027. (ang.).
  16. ↑ Fernando Gómez, Purificación López‐García, David Moreira. Molecular Phylogeny of the Ocelloid‐Bearing Dinoflagellates Erythropsidinium and Warnowia (Warnowiaceae, Dinophyceae). „Journal of Eukaryotic Microbiology  ; Wiley Online Library”. 56 (5), s. 440-445, 2009-09-02. The International Society of Protistologists. DOI: 10.1111/j.1550-7408.2009.00420.x. ISSN 1550-7408. (ang.). pdf)
  17. ↑ Mona Hoppenrath, Tsvetan R. Bachvaroff, Sara M. Handy, Charles F. Delwiche, Brian S. Leander. Molecular phylogeny of ocelloid-bearing dinoflagellates (Warnowiaceae) as inferred from SSU and LSU rDNA sequences. „BMC Evolutionary Biology”. 9 (116), 2009-05-25. Hoppenrath et al; licensee BioMed Central Ltd.. DOI: 10.1186/1471-2148-9-116. ISSN 1471-2148. (ang.).
  18. ↑ Gavelis G.S., Hayakawa S., White R.A., Gojobori T., Suttle C.A., Keeling P.J., Leander B.S.. Eye-like ocelloids are built from different endosymbiotically acquired components. „Nature”, s. 204-207, 2015-07-09. Epub 2015-07-01. DOI: 10.1038/nature14593. ISSN 0028-0836. (ang.).
  19. ↑ Csaba Verasztó, Martin Gühmann, Huiyong Jia, Vinoth Babu Veedin Rajan, Luis A Bezares-Calderón, Cristina Piñeiro-Lopez, Nadine Randel, Réza Shahidi, Nico K Michiels, Shozo Yokoyama, Kristin Tessmar-Raible, Gáspár Jékely (Max Planck Institute for Developmental Biology, Germany; University of Exeter, United Kingdom; Emory University, United States; University of Vienna, Austria; University of Tübingen, Germany). Ciliary and rhabdomeric photoreceptor-cell circuits form a spectral depth gauge in marine zooplankton. „eLife”, 2018-05-29. eLife Sciences Publications. ISSN 2050-084X. (ang.).
  20. ↑ Francesca D. Ciccarelli, Tobias Doerks, Christian von Mering, Christopher J. Creevey, Berend Snel, Peer Bork. Toward Automatic Reconstruction of a Highly Resolved Tree of Life. „Science”. 311 (5765), s. 1283–1287, 2006-03-03. American Association for the Advancement of Science (United States). DOI: 10.1126/science.1123061. (ang.).
  21. ↑ Ivica Letunic, Peer Bork. Interactive Tree Of Life (iTOL): an online tool for phylogenetic tree display and annotation. „Bioinformatics”. 23 (1), s. 127–128, 2007-01-01. Oxford University Press. DOI: 10.1093/bioinformatics/btl529. ISSN 1367-4803. (ang.).
  22. Fernando Gómez: Function of ocelloid and piston in dinoflagellate Erythropsidinium (Gymnodiniales, Dinophyceae). [w:] Wideo w serwisie YouTube [on-line]. 2017-02-25. [dostęp 2019-02-10]. (ang.).
  23. Fernando Gómez: erythropsidinium ocelloid dinoflagellates. [w:] Wideo w serwisie YouTube [on-line]. 2015-06-14. [dostęp 2019-02-10]. (ang.).
  24. Fernando Gómez. [w:] ResearchGate [on-line]. [dostęp 2019-02-15]. (ang.).
  25. Greuet C.. Ultrastructural organization of the ocelloide of Nematodinium. Phylogenetic aspect of the evolution of Warnowiidae Lindemann dinoflagellates photoreceptor. „Cytobiologie”, s. 114–136, 1978-06. ISSN 0070-2463. (ang.).
  26. Barth F. Smets (environmental engineering, microbial ecology, environmental microbiology. [w:] Wyszukiwarka Google Scholar [on-line]. Google Inc.. [dostęp 2019-02-14]. (ang.).

Linki zewnętrzne

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.