Ciclo di vita di Chlamydomonas (con diagramma)

In questo articolo discuteremo dei metodi di riproduzione asessuati e sessuali che si verificano nel ciclo di vita di chlamydomonas.

1. Riproduzione asessuata:

Avviene con i seguenti metodi:

(A) Per zoospore – La formazione di zoospore avviene in condizioni favorevoli. La formazione di zoospore si svolge come segue:

Il protoplasto si contrae e viene separato dalla parete cellulare. La cellula madre perde flagelli o in alcune specie di Chlamydomonas flagelli vengono assorbiti. I vacuoli contrattili e l’apparato neuro-motorio scompaiono. Il protoplasma si divide longitudinalmente per semplice divisione mitotica formando due protoplasti figlia.

La seconda divisione longitudinale del protoplasma avviene ad angolo retto rispetto alla prima, rendendo così quattro cloroplasti figli. A volte il protoplasma può ulteriormente dividere per rendere 8-16-32 protoplasti figlia. Anche i pirenoidi e le iniziali dell’apparato neuro-motorio si dividono. I vacuoli contrattili si sviluppano anche nei protoplasti figli. Ogni cellula figlia sviluppa parete cellulare, flagelli e si trasforma in zoospore (Fig. 6).

Le zoospore vengono liberate dalla cellula madre o dallo zoosporangio mediante gelatinizzazione o rottura della parete cellulare. Le zoospore sono identiche alla cellula madre nella struttura ma di dimensioni più piccole. Le zoospore si ingrandiscono semplicemente per diventare Chlamydomonas mature. In condizioni favorevoli la formazione di zoospore può avvenire ogni 25 ore.

(ii) Da aplanospore:

Le aplanospore si formano leggermente in condizioni sfavorevoli, ad esempio in C. caudata. La cellula madre perde flagelli.

Il protoplasto arrotonda e secerne una parete sottile all’esterno ma non si sviluppa Fig. 7. (A) Cellula madre, (B) Formazione di aplanospore, (C) Flagelli dei pori di Hypnos. Queste strutture non mobili sono chiamate aplanospore. All’avvicinarsi di condizioni favorevoli le aplanospore possono germinare direttamente o dividersi per produrre zoospore (Fig. 7 A, B).

(iii) Di Hypnospores:

In condizioni sfavorevoli estreme il protoplasto sviluppa una parete spessa e la struttura sviluppata è chiamata poro Hypnos, ad esempio in C. nivalis. Le ipnospore germinano anche come aplanospore all’avvicinarsi di condizioni favorevoli. (Fico. 7 C).

(iv) Stadio Palmella:

Lo stadio palmella si forma in condizioni sfavorevoli come carenza di acqua,eccesso di sali ecc. Il protoplasto della cellula madre si divide per formare molti protoplasti figli ma non formano zoospore. La parete cellulare del genitore gelatinizza per fare la guaina mucillaginosa intorno ai protoplasti della figlia. I protoplasti figlia sviluppano anche parete gelatinosa intorno a se stessi, ma non sviluppano flagelli.

Questi segmenti di protoplasti sono chiamati palmellospore. La divisione e le visioni rosse di questi protoplasti alla fine formano una colonia amorfa con un numero indefinito di spore e si chiama stadio palmella(Fig. 8). Quando le condizioni favorevoli ritornano la parete gelatinosa si scioglie, palmellospore sviluppano flagelli, e le spore i rilasciato per fare nuovi talli.

2. Riproduzione sessuale:

La riproduzione sessuale in Chlamydomonas può essere isogamous, anisogamous o oogamous. il tallo può essere omotallico, cioè entrambi i tipi di gameti sono prodotti nello stesso tallo, ad esempio C. mogama e C. media o possono essere eterotallici, ad esempio (+) e (-) i gameti provengono da genitori diversi, i gameti possono essere nudi e chiamati gymnogametes, ad esempio C. debaryana o coperti da id della parete cellulare chiamato calyptogametes, ad esempio C. media.

(i) Isogamia:

La maggior parte delle specie di Chlamydomonas sono di natura isogama. Nella riproduzione isogama avviene la fusione di gameti, che sono simili per dimensioni, forma e struttura. Questi gameti sono morfologicamente simili ma fisiologicamente dissimili.

In molte specie isogame le cellule vegetative possono funzionare direttamente come gameti senza subire alcuna divisione, ad esempio, in C. snowiae, questa fusione è chiamata ologamia. I talli perdono le loro pareti e funzionano come gameti.

I due gameti si avvicinano l’uno all’altro dalle loro estremità anteriori e successivamente la fusione procede ai lati laterali (Fig. 9 BIS-D). Il prodotto di fusione è quadri flagellati e struttura bi-nucleata con due pirenoidi e due macchie oculari. Lo zigote flagellato quadri rimane mobile per diverse ore a pochi giorni. (Fico. 9 E, F).

In C. eugametos, le cellule vegetative non perdono le loro pareti, dopo l’unione il contenuto di un gamete entra in un altro gamete in quanto tale. Secondo Chapman (1964) la riproduzione isogama avviene per produzione di 8, 16 o 32 gameti bi-flagellati. Il processo avviene come segue (Fig. 10). Il tallo vegetativo funzionante come gametangio si ferma e perde i flagelli.

Il protoplasto si ritira dalla parete cellulare. Il protoplasto si divide per ripetute divisioni mitotiche longitudinali per produrre 8-16-32 o 64 protoplasti figli. Ogni protoplasto figlia sviluppa un paio di flagelli e si trasforma in gamete. I gameti vengono liberati rompendo il muro del gametangium. I flagelli dei gameti sono coperti da agglutine e secernono un ormone chiamato gamone.

Queste sostanze chimiche sono coinvolte nel riconoscimento dei gameti dei ceppi opposti. Nelle specie eterotalliche ( + ) e ( – ) i gameti del ceppo si raggruppano e questo fenomeno è chiamato aggregazione. I gameti del ceppo opposto si fondono con l’estremità anteriore, cioè la fusione apicale o lateralmente, cioè la fusione laterale (Fig. 10). I gameti accoppiati si allontanano dal ciuffo.

Il muro nel punto di contatto si dissolve e la fecondazione avviene in due fasi: plasmogamia e cariogamia. Nella plasmogamia avviene la fusione del citoplasma e nella cariogamia la fusione dei nuclei. Dopo la fecondazione si forma uno zigote quadriflagellato. Lo zigote in seguito perde flagelli e viene coperto da una spessa parete ed è ora chiamato zygospore.

(ii) Anisogamia:

Nella riproduzione anisogama i gameti sono di dimensioni disuguali. I gameti maschili o microgameti sono più piccoli, i gameti femminili o macrogaineti sono più grandi, ad esempio, in C. braunii e C. suboogama. I macrogameti si formano nel gametangio femminile in cui il protoplasto si divide per creare solo da 2 a 4 gameti (Fig. 11 A, C).

I microgameti si formano nel gametangio maschile dove il protoplasto si divide per formare 8-16 gameti (Fig. 11 lettera B, lettera D). I microgameti sono più attivi dei macrogameti. I microgameti si avvicinano al macrogamete, il protoplasto del microgamete entra nel macrogamete e dopo la fusione si forma uno zigote diploide. Lo zigote secerne una parete spessa e si trasforma in zigospore (Fig. 11 E-H).

(iii) Oogamia:

La riproduzione sessuale oogama avviene in C. coccifera e C. ooganum. Il tallo vegetativo che funziona come cellula femminile ritira i suoi flagelli e funziona direttamente come macrogamete non motile o uovo. Il gamete femminile contiene molti pirenoidi (Fig. 12 BIS, lettera B).

I microgameti sono formati da quattro divisioni di protoplasti come nel caso della riproduzione anisogama (Fig. 12 C, D). Il microgamete raggiunge il gamete femminile e si unisce per le estremità anteriori. La parete di contatto tra i due si dissolve. Dopo plasmogamia e cariogamia si forma uno zigote diploide (Fig. 12 E-G). Lo zigote secerne una parete spessa e si trasforma in zigospore.

Zigote / Zigospore:

Lo zigote riposa spore diploide. Lo zigote secerne una parete spessa che è liscia o ornata. Lo zigote accumula la grande quantità di oli e amido. Le zigospore sono di colore rosso a causa della presenza di ematocromo. lo zigosporo sopravvive a lungo periodo di condizioni sfavorevoli e germina all’approssimarsi della stagione favorevole.

Quando il periodo di riposo è finito e le condizioni favorevoli riappaiono lo zigosporo germina. Il suo nucleo diploide si divide per meiosi per formare quattro nuclei aploidi. I quattro protoplasti figli, ciascuno con un nucleo aploide, formano quattro zoospore aploidi o meiozoospore.