25.2: Зелені водорості - попередники наземних рослин

Last updated
Save as PDF

Page ID: 1975

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Навички для розвитку

Опишіть риси, які поділяють зелені водорості та наземні рослини
Поясніть причини, за якими Чаралес вважається найближчим родичем сухопутних рослин
Зрозумійте, що нинішні філогенетичні зв'язки змінюються шляхом порівняльного аналізу послідовностей ДНК

стрептофіти

До недавнього часу всі фотосинтезуючі еукаріоти вважалися членами королівства Планта. Однак коричневі, червоні та золоті водорості були переведені в королівство Протіста. Це пояснюється тим, що крім їх здатності захоплювати світлову енергію та фіксувати СО ₂, їм не вистачає багатьох структурних та біохімічних ознак, які відрізняють рослини від протистів. Позиція зелених водоростей більш неоднозначна. Зелені водорості містять ті ж каротиноїди і хлорофіл а і б, як наземні рослини, тоді як інші водорості мають різні додаткові пігменти і типи молекул хлорофілу на додаток до хлорофілу а. І зелені водорості, і наземні рослини також зберігають вуглеводи як крохмаль. Клітини зелених водоростей діляться уздовж клітинних пластинок, званих фрагмопластами, і їх клітинні стінки шаруються так само, як і клітинні стінки ембріофітів. Отже, наземні рослини і тісно пов'язані зелені водорості зараз входять до складу нової монофілетичної групи під назвою Streptophyta.

Решта зелених водоростей, які належать до групи під назвою Chlorophyta, включають понад 7000 різних видів, які живуть у прісній або солонуватій воді, в морській воді або в снігових ділянках. Кілька зелених водоростей навіть виживають на грунті, за умови, що вона покрита тонкою плівкою вологи, в якій вони можуть жити. Періодичні сухі заклинання забезпечують вибіркову перевагу водоростям, які можуть пережити водний стрес. Деякі зелені водорості, можливо, вже знайомі, зокрема Spirogyra і desmids. Їх клітини містять хлоропласти, які демонструють запаморочливу різноманітність форм, а їх клітинні стінки містять целюлозу, як і наземні рослини. Деякі зелені водорості є поодинокими клітинами, такими як хлорела і хламідомонада, що додає неоднозначності класифікації зелених водоростей, оскільки рослини багатоклітинні. Інші водорості, як Ульва (зазвичай називають морським салатом), утворюють колонії (рис.\(\PageIndex{1}\)).

Світлова мікрофотографія А показує прямокутні клітини Spirogyra, з'єднані в ланцюжок. На світловій мікрофотографії B зображена овальна зелена дезмидна клітина. Електронна мікрофотографія С показує яйцеподібні клітини хламідомонади, прикріплені до тонких стеблинок. На фото Д зображена колонія Ульва, яка нагадує листовий салат. — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Хлорофіти включають (а) *спірогіру*, (б) дезміди, (в) *хламідомонаду* та (г) *ульву*. Десміди і *хламідомонади* є одноклітинними організмами, *Спірогіра* утворює ланцюги клітин, а *Ульва* утворює колонії, що нагадують листя (кредит б: модифікація роботи Дерека Кітса; кредит c: модифікація роботи Дартмутського електронного мікроскопа Facility, Дартмутський коледж; credit d: модифікація роботи Holger Krisp; дані шкали від Метта Рассела)

Розмноження зелених водоростей

Зелені водорості розмножуються як безстатевим шляхом, фрагментацією або розгоном спор, так і статевим шляхом, виробляючи гамети, які зливаються під час запліднення. В одноклітинному організмі, такому як хламідомонада, мітозу після запліднення немає. У багатоклітинної Ульви спорофіт росте мітозом після запліднення. І хламідомонади, і Ulva виробляють джгутикові гамети.

Чаралес

Зелені водорості в загоні Шаралес, і колеохети (мікроскопічні зелені водорості, що вкладають свої спори в спорополленін), вважаються найближчими живими родичами ембріофітів. У Charales можна простежити 420 мільйонів років. Вони живуть в діапазоні прісноводних середовищ існування і варіюються за розміром від декількох міліметрів до метра в довжину. Представник виду - Чара (рис.\(\PageIndex{2}\)), Часто званий мускус або скунс через його неприємного запаху. Великі клітини утворюють слань: основний стовбур водоростей. Відгалуження, що виникають з вузлів, виготовляються з більш дрібних клітин. Чоловічі і жіночі репродуктивні структури виявляються на вузлах, а сперматозоїди мають джгутики. На відміну від наземних рослин, Charales не піддаються чергуванню поколінь в своєму життєвому циклі. Шаралес проявляє ряд ознак, які є значними в їх адаптації до наземного життя. Вони виробляють сполуки лігніну і спорополленіна, і утворюють плазмодезмати, які з'єднують цитоплазму сусідніх клітин. Яйце, а пізніше і зигота, утворюються в захищеній камері на материнській рослині.

Чара - водна рослина з довгим гнучким зеленим стеблом. Від стебла періодично випромінюють мутовки струнких стебел. — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Представник водорості, *Чара*, є шкідливим бур'яном у Флориді, де закупорює водні шляхи. (кредит: доступ до інформації Південної Флориди, Геологічна служба США)

Нова інформація з недавнього, великого аналізу послідовності ДНК зелених водоростей вказує на те, що Zygnematales більш тісно пов'язані з ембріофітами, ніж Charales. До Zygnematales відноситься знайомий рід Spirogyra. У міру вдосконалення методів аналізу ДНК та появи нової інформації про порівняльну геноміку філогенетичні зв'язки між видами будуть змінюватися. Зрозуміло, що рослинні біологи ще не розгадали таємницю походження наземних рослин.

Резюме

Зелені водорості мають більше ознак із наземними рослинами, ніж інші водорості, відповідно до структури та аналізу ДНК. Charales утворюють спорополленін і попередники лігніну, фрагмопласти, мають джгутикові сперматозоїди. Вони не проявляють чергування поколінь.

Глосарій

стрептофіти: група, що включає зелені водорості і наземні рослини