Pyrocystis fusiformis - Pyrocystis fusiformis

Не путать с Pseudocolus fusiformis.
Pyrocystis fusiformis.jpg
Pyrocystis fusiformis
Научная классификация
Домен:
Эукариоты
(без рейтинга):
SAR
Тип:
Динофлагеллата
Заказ:
Gonyaulacales
Подотряд:
Goniodomineae
Семья:
Pyrocystaceae
Род:
Пироцистис
Разновидность:
П. fusiformis
Биномиальное имя
Pyrocystis fusiformis
Wyville-Thomson ex Murray, в Tizard et al., 1885

Pyrocystis fusiformis не-подвижный, тропический, эпипелагический, морской динофлагеллята (жгутиковые микроорганизмы), достигающие длины до 1 мм. P. furisormis отображать биолюминесценция при беспокойстве или возбуждении. В прибрежных морских водах эта динофлагеллата вызывает свечение после наступления темноты. П. fusiformis впервые был описан в Труды Лондонского королевского общества в 1876 г.[1]

Морфология

P. fusiformis's название происходит от его конической или веретенообразной формы.[2] П. fusiformis неподвижен, что характерно для всех членов семейства Pyrocystaceae, которые теряют жгутик к тому времени, когда эти организмы станут взрослыми.[2] П. fusiformis считается крупной динофлагеллатой[3][4], при этом каждая ячейка имеет длину приблизительно 970 × 163 мкм и диаметр сферы 374 мкм.[5] Клетки хлоропласты фактически изменяют форму клетки, когда они приближаются к стенке клетки в дневное время и втягиваются в сторону ядро ночью, вечером.[5]П. fusiformis является автотрофный, получая энергию от солнца через фотосинтез.[6] П. fusiformis будут фотосинтезировать только в дневное время и в основном производить биолюминесценцию ночью из-за их циркадный ритм который контролирует оба процесса.[7]

Фотография Mattfrantzdotcom, распространяется по лицензии CC-BY-SA 4.0.
Биолюминесцентные динофлагелляты Pyrocystis fusiformis разливают в колбу.

Биолюминесценция

Биолюминесценция возникает, когда организм излучает свет в результате химической реакции.[8] с большинством биолюминесцентных организмов в мире, живущих в океане.[9] Производство биолюминесценции П. fusiformis считается защитным механизмом, который пугает травоядных, которые в противном случае съели бы их[5] или для освещения травоядных, чтобы они, в свою очередь, были более заметны для собственных хищников,[6] известная как теория "охранной сигнализации".[10]

В П. fusiformis яркий синий свет образуется в результате реакции фермента люцифераза и протеиноподобное соединение luciferen в плазматической мембране клетки.[5] Синий считается наиболее распространенным биолюминесцентным цветом, производимым в океане, поскольку волны синего света быстрее всего распространяются в морской воде.[9] Люциферен типа динофлагеллет, используемый в этой реакции, является одним из четырех распространенных типов люциферина, обнаруженных в морской среде.[11] и геном П. fusiformis имеет общее общее происхождение с другими динофлагеллятами, которые содержат фермент люциферазу.[5] В лаборатории наблюдались биолюминесцентные вспышки двух разных типов. Один яркий и быстрый, а другой тусклый, но долговечный. Интенсивность и продолжительность этих вспышек зависят от времени, в течение которого клетка должна перезарядиться между излучением света, при этом периоды восстановления варьируются от 15-60 минут до 6 часов для утомленных клеток. [12]

Жизненный цикл

П. fusiformis имеет полный жизненный цикл примерно 5-7 дней и воспроизводит бесполым путем.[7] На этапе воспроизведения создается 1 или 2 зооспоры которые растут внутри клеточной стенки родителей, пока не станут новыми клетками.[5] Наблюдается в лаборатории под культура, бесполое размножение начинается, когда протопласт сжимается от родителей клеточная стенка. В P. fusiformis, то протоплазма сокращается около середины клетки, образуя две доли, в отличие от Pyrocystis lunula, который при делении образует полумесяцоподобные формы. После деления протоплазмы она дифференцируется на репродуктивные клетки. Затем эти клетки очень быстро набухают, создавая новые родительские клетки. [13]

Экология

Фитопланктон i включая П. fusiformis играют большую роль в глобальном круговороте углерода, исправляя углерод [5] при этом также производя большое количество кислорода посредством фотосинтеза.[2] Некоторое количество кислорода, производимого фитопланктоном, растворяется в морской воде и помогает поддерживать дыхание гетеротрофный организмы. Однако большое количество кислорода диффундирует в атмосферу через поверхностные воды, составляя до 50% атмосферного кислорода в мире.[14] Фитопланктон также составляет основу морского пищевая цепочка и на них охотятся различные организмы, такие как креветка, рыба-комар, мизиды,[6] и копеподы.[5] Они вносят свой вклад в основное производство океана за счет преобразования углерода в полезную энергию.[15]

Считается, что П. fusiformis чаще всего встречается на глубине 60 и 100 метров в морских водах, тропических и субтропических заливах, а также олиготрофный воды, [5] и был найден на глубине 200 метров. [3] Этот вид был найден в Тайвань, то Адриатическое море, Черное море, Канарские острова, Нижняя Калифорния, Бразилия, Индия, Китай и Австралия.[16]

В олиготрофный воды, азот (N) является питательным веществом, ограничивающим рост фитопланктона.[17] Нитрат (НЕТ−3) и аммоний (NH+4), обе неорганический в форме азота, чаще всего поглощаются фитопланктоном и необходимы для роста и метаболических процессов.[3] П. fusiformis известно, что метаболизм нитратов и аммония происходит с относительно равной скоростью как днем, так и ночью, и способен поглощать нитраты на глубинах 120 м и более, то есть глубже, чем многие другие фитопланктоны.[3] П. fusiformis также может воспользоваться излишками углерод (C) в поверхностных водах за счет немедленного использования того, что ему необходимо для метаболических процессов, а затем катаболизма и накопления избыточного углерода для использования на больших глубинах, что позволяет ему иметь относительно постоянную скорость деления клеток на протяжении всего организма. эвфотическая зона.[18]

Человеческий интерес

П. fusiformis Людям интересно наблюдать за природным явлением в океане, помимо того, что его легко культивировать в контролируемой среде дома и в классах для изучения. П. fusiformis обычно выращивается как наука[19] и искусство[20] проекты.

Потому что П. fusiformis важен для научных исследований, поскольку он мигает только при возбуждении и может быть использован в визуализация потока чтобы помочь обнаружить различия в потоке воды или нарушение водоснабжения хищниками.[5] П. fusiformis также может использоваться как биоанализ инструмент для обнаружения загрязняющих веществ в морских водах.[6] Ученые измеряют количество света, которое П. fusiformis (и другие динофлагелляты) излучают, чтобы измерить последствия загрязнения, поскольку количество производимого света связано с тем, насколько здоровы эти организмы.[7]

П. fusiformis также является основной темой серии работ художницы Эрики Блюменфельд, которая показывала свои работы в музеях и галереях по всему миру.[21] Ее крупномасштабные фотографии демонстрируют синий цвет, который П. fusiformis производит при волнении. Работа с учеными Институт океанографии Скриппса, Фотографии Блюменфельда П. fusiformis для того, чтобы «активизировать диалог о нашей природной среде и нашем отношении к ней».[22]

Рекомендации

  1. ^ Мюррей, Дж (1876 г.). "Предварительные отчеты профессору Томпсону, Ф.С.С. и директору гражданского научного персонала о работе, проделанной на борту" Челленджер """ (PDF). Труды Лондонского королевского общества. 24: 533. Дои:10.1098 / rspl.1875.0067. Получено 24 января 2015.[постоянная мертвая ссылка ]
  2. ^ а б c «Классификация - Pyrocystis fusiformis». Рыцарь в сияющих доспехах. Университет Висконсина, Ла-Кросс. Получено 24 января 2015.
  3. ^ а б c d Бховичитра, Ман; Свифт, Элайджа (1977). «Поглощение нитратов и аммония на свету и в темноте крупными океаническими динофлагеллятами: Pyrocystis noctiluca, Pyrocystis fusiformis и Dissodinium lunula1». Лимнология и океанография. 22 (1): 73–83. Bibcode:1977LimOc..22 ... 73B. Дои:10.4319 / lo.1977.22.1.0073. ISSN  1939-5590.
  4. ^ Суини, Беатрис М. (1982). «Взаимодействие циркадного цикла с клеточным циклом у Pyrocystis fusiformis». Физиология растений. 70 (1): 272–276. Дои:10.1104 / pp.70.1.272. ISSN  0032-0889. ЧВК  1067124. PMID  16662459.
  5. ^ а б c d е ж грамм час я j Фофлонкер, Фатима; Коуэн, Джон. «Pyrocystis fusiformis». MicrobeWiki. Kenyon College. Получено 24 января 2015.
  6. ^ а б c d Неизвестно, Райан (2011). «Влияние ДЭТА на биолюминесцентные динофлагелляты, Pyrocystis fusiformis». Американский музей естественной истории. Получено 27 января 2015.
  7. ^ а б c Пикша, S.H.D; McDougall, C.M .; Кейс, Дж. Ф. (2011). «Выращивание динофлагеллят в домашних условиях». Веб-страница биолюминесценции. Калифорнийский университет в Санта. Получено 27 января 2015.
  8. ^ Министерство торговли США, Национальное управление океанических и атмосферных исследований. "Что такое биолюминесценция?". oceanservice.noaa.gov. Получено 2020-04-27.
  9. ^ а б Виддер, Э. А. (06.05.2010). «Биолюминесценция в океане: истоки биологического, химического и экологического разнообразия». Наука. 328 (5979): 704–708. Bibcode:2010Sci ... 328..704W. Дои:10.1126 / science.1174269. ISSN  0036-8075. PMID  20448176.
  10. ^ Mesinger, A. F .; Кейс, Дж. Ф. (1992). «Люминесценция динофлагеллат увеличивает восприимчивость зоопланктона к костистым хищникам». Морская биология. 112 (2): 207–210. Дои:10.1007 / bf00702463. ISSN  0025-3162.
  11. ^ Виддер, Э. А. (2010). «Биолюминесценция в океане: истоки биологического, химического и экологического разнообразия». Наука. 328 (5979): 704–708. Bibcode:2010Sci ... 328..704W. Дои:10.1126 / science.1174269. ISSN  0036-8075. JSTOR  40655873. PMID  20448176.
  12. ^ Виддер, Эдит А .; Кейс, Джеймс Ф. (1981-03-01). «Две формы вспышки в биолюминесцентной динофлагелляте Pyrocystis fusiformis». Журнал сравнительной физиологии. 143 (1): 43–52. Дои:10.1007 / BF00606067. ISSN  1432-1351.
  13. ^ Свифт, Илия; Дурбин, Эдвард, Г. (1971). «Сходства в бесполом размножении океанических динофлагеллят Pyrocystis fusiformis, Pyrocystis lunula и Pyrocystis noctiluca». Журнал психологии. 7 (2): 89–96. Дои:10.1111 / j.1529-8817.1971.tb01486.x - через ResearchGate.
  14. ^ Филд, Кристофер Б .; Беренфельд, Майкл Дж .; R, Джеймс Т .; Фальковски, Пол (1998). «Г .: Первичные продукты биосферы: объединение компонентов суши и океана». Наука. 281 (5374): 237–40. Bibcode:1998Научный ... 281..237F. CiteSeerX  10.1.1.1018.4584. Дои:10.1126 / science.281.5374.237. PMID  9657713.
  15. ^ Морел, А. (14.06.2002). «ОКЕАНОГРАФИЯ: Маленькие существа - большие эффекты». Наука. 296 (5575): 1980–1982. Дои:10.1126 / science.1072561. ISSN  0036-8075. PMID  12065823.
  16. ^ Guiry, MD; Гири, Г. (29 мая 2003 г.). «Pyrocistis fusiformis». Водоросли. Национальный университет Ирландии. Получено 24 января 2015.
  17. ^ «Индекс трофического состояния». Википедия. 21 апреля 2020 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  18. ^ Ривкин, Ричард Б .; Свифт, Илия; Биггли, Уильям Х .; Войтек, Мэри А. (1984-04-01). «Рост и поглощение углерода естественными популяциями океанических динофлагеллят Pyrocystis noctiluca и Pyrocystis fusiformis». Глубоководные исследования, часть А. Статьи об океанографических исследованиях. 31 (4): 353–367. Bibcode:1984DSRA ... 31..353R. Дои:10.1016 / 0198-0149 (84) 90089-X. ISSN  0198-0149.
  19. ^ Уайт, Дэвид (9 февраля 2014 г.). "Биолюминесценция: исследование светящихся в темноте динофлагеллят". Приятели науки. Получено 24 января 2015.
  20. ^ Робер, Марк (30 июля 2013 г.). "Фонтан из светящихся водорослей" (Видео). YouTube. Получено 24 января 2015.
  21. ^ Гудфеллоу, Мелани (9 мая 2012 г.). «CultureLab: художники присоединяются к исследователям в шоу об изменении климата». Новый ученый. Получено 27 января 2015.
  22. ^ Блюменфельд, Эрика (2015). «Биолюминесценция - Описание работы». Эрика Блюменфельд. Получено 27 января 2015.