„Galdieria partita“ – Versionsunterschied

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{{Taxobox
{{Short description|Species of red algae}}
| Taxon_Name =
{{Speciesbox
| image = Galdieria partita TEM.jpg
| Taxon_WissName = Galdieria partita
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| Taxon_Rang = Art
| Taxon_Autor = O.Yu.Sentsova, 1991
| image_caption = ''Galdieria partita'' cell. n: nucleus; c: chloroplast

| genus = Galdieria
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| Taxon2_WissName = Galdieria
| authority = O.Yu.Sentsova, 1991
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| Taxon3_WissName = Galdieriaceae
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| Taxon4_WissName = <!--Cyanidiales-->[[Galderiales]]<ref name="Park2023"/>
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| Bildbeschreibung = [[Transmissionselektronenmikroskop|TEM]]-Aufnahme von ''G. partita'' ([[Stamm (Biologie)#Protistenstämme|Stamm]] THAL043)<br/>'''n''': [[Zellkern]], '''c''': [[Chloroplast]] ([[Rhodoplast]])
}}
}}


'''''Galdieria partita''''' ist eine [[Art (Biologie)|Art]] (Spezies) [[extremophil]]er [[Rotalgen]], die in sauren [[Thermalquelle]]n vorkommt.<ref name="Sano2001"/>
'''''Galdieria partita''''' is a species of [[extremophilic]] [[red algae]] that lives in acidic hot springs.<ref>{{Cite journal |last1=Sano |first1=S. |last2=Ueda |first2=M. |last3=Kitajima |first3=S. |last4=Takeda |first4=T. |last5=Shigeoka |first5=S. |last6=Kurano |first6=N. |last7=Miyachi |first7=S. |last8=Miyake |first8=C. |last9=Yokota |first9=A. |date=2001 |title=Characterization of ascorbate peroxidases from unicellular red alga ''Galdieria partita'' |url= https://academic.oup.com/pcp/article/42/4/433/1873344|journal=Plant & Cell Physiology |volume=42 |issue=4 |pages=433–440 |doi=10.1093/pcp/pce054 |issn=0032-0781 |pmid=11333315|doi-access=free }}</ref> It is the only [[unicellular]] species of red algae known to reproduce sexually.<ref>{{Cite journal |last1=Hirooka |first1=Shunsuke |last2=Itabashi |first2=Takeshi |last3=Ichinose |first3=Takako M. |last4=Onuma |first4=Ryo |last5=Fujiwara |first5=Takayuki |last6=Yamashita |first6=Shota |last7=Jong |first7=Lin Wei |last8=Tomita |first8=Reiko |last9=Iwane |first9=Atsuko H. |last10=Miyagishima |first10=Shin-ya |display-authors=8 |date=2022 |title=Life cycle and functional genomics of the unicellular red alga ''Galdieria'' for elucidating algal and plant evolution and industrial use |journal=Proceedings of the National Academy of Sciences |language=en |volume=119 |issue=41 |pages=e2210665119 |doi=10.1073/pnas.2210665119 |issn=0027-8424 |pmc=9565259 |pmid=36194630 |doi-access=free}}</ref> It was discovered in 1894 by [[Josephine Elizabeth Tilden]] from [[Yellowstone National Park]] in the western United States.<ref name=":0">{{Cite book |last=Hansen |first=Gayle I. |url=https://books.google.com/books?id=8gMmAQAAMAAJ |title=Prominent Phycologists of the 20th Century |date=1996 |publisher=Lancelot Press |isbn=978-0-88999-636-6 |editor-last1=Garbary |editor-first1=David J. |editor-last2=Wynne |editor-first2=Michael James | pages=185–186 |language=en |chapter=Josephine Elizabeth Tilden (1869-1957) |chapter-url=https://www.researchgate.net/publication/323719320}}</ref> Originally described as a specides of green algae, ''Chroococcus varium'', its scientific name and taxonomic position were revised several times. In 1959, [[Mary Belle Allen]] produced the [[pure culture]] which has been distributed as the "Allen strain".<ref name=":1">{{Cite journal |last=Seckbach |first=Joseph |date=1991 |title=Systematic problems with ''Cyanidium caldarium'' and ''Galdieria sulphuraria'' and their implications for molecular biology studies |url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.0022-3646.1991.00794.x |url-access=subscription|journal=Journal of Phycology |language=en |volume=27 |issue=6 |pages=794–796 |doi=10.1111/j.0022-3646.1991.00794.x |s2cid=84476554 |issn=0022-3646}}</ref>
Sie ist die einzige [[Einzeller|einzellige]] Rotalgenart, von der bekannt ist, dass sie sich [[Sexuelle Fortpflanzung|geschlechtlich fortpflanzt]].<ref name="Hirooka2022"/>
Sie wurde 1894 von Josephine Elizabeth Tilden im [[Yellowstone-Nationalpark]] im Westen der [[USA]].<ref name="Hansen1996"/>
Sie wurde ursprünglich als eine Spezies der [[Grünalge]]ngattung ''[[Chroococcus]]'', nämlich ''Chroococcus varium'' beschrieben, ihr [[Nomenklatur|wissenschaftlicher Name]] und ihre [[taxonomisch]]e Position wurden jedoch mehrmals geändert. Im Jahr 1959 stellte Mary Belle Allen erstmals eine [[Kultivierung|Reinkultur]] her, die als „Allen-Stamm“ verbreitet wurde.<ref name="Seckbach1991"/>


== History ==
== Forschungsgeschichte ==
Josephine Elizabeth Tilden war die erste Frau, die an der [[University of Minnesota|Universität von Minnesota]] lehrte, untersuchte 1894 die Algen des [[Yellowstone-Nationalpark]]s in [[Wyoming]].<ref name="Hansen1996" />
Josephine Elizabeth Tilden, the first woman teacher at the University of Minnesota, investigated algae of the Yellowstone National Park in Wyoming in 1894.<ref name=":0" /> Among her collection was a species which she identified as a [[green alga]]. In 1898, she named it ''Protococcus botryoides'' f. ''caldarium.''<ref>{{Cite journal |last=Tilden |first=Josephine E. |date=1898 |title=Observations on Some West American Thermal Algæ |journal=Botanical Gazette |volume=25 |issue=2 |pages=89–105 |doi=10.1086/327640 |issn=0006-8071 |jstor=2464465 |doi-access=free}}</ref> Austrian biologists [[Lothar Geitler]] and Franz Ruttner revised the identification as a [[blue-green algae]] with a name ''Cyanidium caldarium'' in 1936.<ref name=":2">{{Citation |last=Brock |first=Thomas D. |title=The Genus Cyanidium |date=1978 |url=http://link.springer.com/10.1007/978-1-4612-6284-8_9 |work=Thermophilic Microorganisms and Life at High Temperatures |series=Springer Series in Microbiology |pages=255–302 |place=New York, NY |publisher=Springer New York |doi=10.1007/978-1-4612-6284-8_9 |isbn=978-1-4612-6286-2 |access-date=2022-10-24}}</ref> Around the same time Joseph J. Copeland created the genus name as ''Pluto caldarius''.<ref>{{Cite journal |last=Copeland |first=Joseph J. |date=1936 |title=Yellowstone thermal myxophyceae |url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1749-6632.1936.tb56976.x |journal=Annals of the New York Academy of Sciences |language=en |volume=36 |issue=1 |pages=4–223 |doi=10.1111/j.1749-6632.1936.tb56976.x|s2cid=128571314 }}</ref> The controversy of priority started, but ''Cyanidium caldarium'' became more widely used.<ref name=":2" />
Zu ihrer Sammlung gehörte eine Spezies, die sie als [[Grünalge]] identifizierte. Im Jahr 1898 gab sie ihr den Namen ''Protococcus botryoides'' [[Form (Biologie)|f.]] ''caldarium'' (zur Grünalgengattung ''[[Protococcus]]'').<ref name="Tilden1998"/>
Die österreichischen Biologen [[Lothar Geitler]] und [[Franz Ruttner]] revidierten 1936 die Identifizierung als [[Blaualge]] (heute: Cyanobakterium) und gaben ihr den Namen ''Cyanidium caldarium''.<ref name="Brock1978"/> Etwa zur gleichen Zeit schuf Joseph J. Copeland den Gattungsnamen ''Pluto'' mit ''Pluto caldarius''.<ref name="Copeland1936"/>
Es begann eine Kontroverse über die Priorität, aber ''Cyanidium caldarium'' setzte sich zunächst durch und genoss die größere Verbreitung.<ref name="Brock1978" />


Mary Belle Allen hatte während ihrer Arbeit an der Meeresstation der [[Stanford University]] die Methode zur Kultivierung [[thermophil]]er (bei hohen Temperaturen lebender) [[Mikroben]] entwickelt.<ref name="Allen1953"/>
Mary Belle Allen, while working at the [[Hopkins Marine Station|Marine Station]] of [[Stanford University]], had developed the method of culturing microbes living at high temperature ([[thermophiles]]).<ref name="thermophilic">{{cite journal |last1=Allen |first1=Mary Belle |date=1 June 1953 |title=The thermophilic aerobic sporeforming bacteria |journal=Bacteriological Reviews |volume=17 |issue=2 |pages=125–173 |doi=10.1128/br.17.2.125-173.1953 |pmc=180763 |pmid=13058821}}</ref> In 1952, she developed a specific culture media for thermophilic algae by which she isolated an "unidentified unicellular alga" from the acid waters of the Lemonade Spring, [[The Geysers]], [[Sonoma County, California]].<ref>{{cite journal |last1=Allen |first1=M. B. |date=1 January 1952 |title=The cultivation of myxophyceae |url=https://doi.org/10.1007/BF00410816 |journal=Archiv für Mikrobiologie |language=en |volume=17 |issue=1 |pages=34–53 |doi=10.1007/BF00410816 |issn=1432-072X |s2cid=20787061}}</ref> In 1958, while working at the Laboratory of Comparative Physiology and Morphology of the [[Kaiser Foundation Research Institute]] in [[Richmond, California]], she compared the thermophilic algae of the Lemonade Spring with those of the Yellowstone National Park. With it she produced the first pure culture of the ''C. caldarium,'' as reported in 1959.<ref name=":3">{{Cite journal |last=Allen |first=Mary Belle |date=1959 |title=Studies with cyanidium caldarium, an anomalously pigmented chlorophyte |url=http://link.springer.com/10.1007/BF00409348 |journal=Archiv für Mikrobiologie |language=en |volume=32 |issue=3 |pages=270–277 |doi=10.1007/BF00409348 |pmid=13628094 |s2cid=1804474 |issn=0302-8933}}</ref> This sample was subsequently distributed as the "Allen strain".<ref name=":1" />
1952 entwickelte sie ein spezielles [[Kulturmedium]] für thermophile Algen, mit dem sie eine bis dahin noch „nicht identifizierte einzellige Alge“ aus dem sauren Wasser der Lemonade Spring, [[Sonoma County#The Geysers|The Geysers, Sonoma County]], [[Kalifornien]], isolierte.<ref name="Allen1952"/>
1958 verglich sie während ihrer Arbeit am Laboratory of Comparative Physiology and Morphology des Kaiser Foundation Research Institute in Richmond, Kalifornien, die thermophilen Algen der Lemonade Spring mit denen des Yellowstone-Nationalparks. Damit stellte sie, wie 1959 berichtet, die erste Reinkultur des ''Cyanidium caldarium'' her.<ref name="Allen1959"/> Diese Reinkultur wurde danach unter der Bezeichnung „Allen-Stamm“ verbreitet.<ref name="Seckbach1991" />


1991 verglich Olga Yu. Sentsova von der [[Lomonossow-Universität Moskau|Staatlichen Universität Moskau]] (Lomonossow-Universität) eine Probe des Allan-Stammes mit einem neuen [[Primärisolat|Isolat]], das von der Halbinsel [[Kamtschatka]] im Fernen Osten Russlands stammte.<ref name="Sentsova1994"/>
In 1991, Olga Yu Sentsova at the [[Moscow State University]], analysed the specimen of Allan strain with a new one collected from [[Kamchatka Peninsula]] in Russia Far East.<ref name=":5">{{Cite book |last=Sentsova |first=O. Yu. |url=http://link.springer.com/10.1007/978-94-011-0882-9 |title=Evolutionary Pathways and Enigmatic Algae: Cyanidium caldarium (Rhodophyta) and Related Cells |date=1994 |publisher=Springer Netherlands |isbn=978-94-010-4381-6 |editor-last=Seckbach |editor-first=Joseph |location=Dordrecht |pages=167–174 |language=en |chapter=The study of Cyanidiophyceae in Russia |doi=10.1007/978-94-011-0882-9|s2cid=46232620 }}</ref> She confirmed that the specimens were distinct from other ''C. caldarium'' and revised the identification as ''Galdieria partita,'' along with a description of two other new species, ''G. daedala'' and ''G. maxima''.<ref>{{Cite journal |last=Sentsova |first=O. Yu |date=1991 |title=Diversity of acido thermophilic unicellular algae of the genus galdieria rhodophyta cyanidiophyceae |url=https://eurekamag.com/research/007/223/007223446.php |journal=Botanicheskii Zhurnal (St Petersburg) |language=en |volume=76 |issue=1 |pages=69–79}}</ref> The genus ''Galdieria'' was established by an Italian botanist Aldo Merola in 1981 for the identification of a red alga, ''[[Galdieria sulphuraria|G. sulphuraria]].''<ref>{{Cite journal |last1=Merola |first1=Aldo |last2=Castaldo |first2=Rosa |last3=Luca |first3=Paolo De |last4=Gambardella |first4=Raffaele |last5=Musacchio |first5=Aldo |last6=Taddei |first6=Roberto |date=1981 |title=Revision of Cyanidium caldarium. Three species of acidophilic algae |url=http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/11263508109428026 |journal=Giornale Botanico Italiano |language=en |volume=115 |issue=4–5 |pages=189–195 |doi=10.1080/11263508109428026 |issn=0017-0070}}</ref><ref name=":4">{{Cite journal |last1=Albertano |first1=P. |last2=Ciniglia |first2=C. |last3=Pinto |first3=G. |last4=Pollio |first4=A. |date=2000 |title=The taxonomic position of Cyanidium, Cyanidioschyzon and Galdieria: an update |url=http://link.springer.com/10.1023/A:1004031123806 |journal=Hydrobiologia |volume=433 |issue=1/3 |pages=137–143 |doi=10.1023/A:1004031123806|s2cid=11634959 }}</ref>
Sie bestätigte, dass sich beide Stämme von anderweitigen Stämmen von ''[[Cyanidium caldarium]]'' (Familie [[Cyanidiaceae]]) unterschieden und revidierte daraufhin deren wissenschaftliche Bezeichnung zu ''Galdieria partita'', zusammen mit der Beschreibung von zwei weiteren neuen Arten, ''[[Galderia#Artenliste|G. daedala]]'' und ''[[Galderia#Artenliste|G. maxima]]'';<ref name="Sentsova1991"/> die Gattung ''[[Galdieria]]'' war zuvor 1981 von dem italienischen [[Botaniker]] [[Aldo Merola]] zusammen mit der Rotalgenspezies ''[[Galdieria sulphuraria|G. sulphuraria]]'' aufgestellt worden.<ref name="Merola1981"/><ref name="Albertano2000"/>

== Stämme ==
[[Gattung (Biologie)|Gattung]]: '''''Galdieria''''' <small>{{Person|Merola}}, 1982</small><ref name="AlgaeBase_Gen"/><ref name="NCBI_Gen"/><ref name="WoRMS_Gen"/>
* [[Art (Biologie)|Spezies]]: '''''Galdieria partita''''' <small>{{Person|O.Yu.Sentsova}}, 1991</small><ref name="Rahman2018"/>
** '''[[Stamm (Biologie)#Protistenstämme|Stamm]]: Allen'''<ref name="Seckbach1991" /><br
/>– Fundort: Lemonade Spring, [[Sonoma County#The Geysers|The Geysers, Sonoma County]], [[Kalifornien]]
** Stamm: NBRC102759 (mit Schreibvariante NBRC 102759)<ref name="Hirooka2022"/><br
/>– Fundort: [[Kodakarajima]], [[Nansei-Inseln]], [[Präfektur Kagoshima]], Japan<ref name="NCBI_NBRC102759"/>
** Stamm: THAL043<br
/>– Fundort: [[Datun-Vulkangruppe]], Nord-[[Taiwan (Insel)|Taiwan]]<ref name="Fu2019"/>


== Habitat ==
== Habitat ==
''G. partita'' ist ein thermoacidophiler (hitze- und säureliebender) Organismus und kommt in Umgebungen mit hohen Temperaturen und hohem Säuregehalt vor. Die Spezies kommt in heißen Quellen im [[Yellowstone-Nationalpark]] in den USA, auf der Halbinsel [[Kamtschatka]] im Fernen Osten Russlands<ref name="Sentsova1994" /> und im Gebiet der [[Datun-Vulkangruppe]] auf [[Taiwan (Insel)|Taiwan]] vor.<ref name="Hsieh2015"/>
''G. partita'' is an [[thermoacidophile]] that survives well in high temperature and high acidic environments. They are present in hot springs of the Yellowstone National Park in US, Kamchatka Peninsula in Russia Far East,<ref name=":5" /> and the [[Tatun Volcano Group]] area in Taiwan.<ref name=":6">{{Cite journal |last1=Hsieh |first1=Chia-Jung |last2=Zhan |first2=Shing Hei |last3=Lin |first3=Yiching |last4=Tang |first4=Sen-Lin |last5=Liu |first5=Shao-Lun |date=2015 |editor-last=Vis |editor-first=M. |title=Analysis of rbc L sequences reveals the global biodiversity, community structure, and biogeographical pattern of thermoacidophilic red algae (Cyanidiales) |url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jpy.12310 |journal=Journal of Phycology |language=en |volume=51 |issue=4 |pages=682–694 |doi=10.1111/jpy.12310|pmid=26986790 |s2cid=26833023 }}</ref> The hot springs of the Yellowstone National Park has high acidity with a pH ranging from 2.5 to 3, and a temperature ranging from 28 to 90°C.<ref>{{Cite journal |last1=Munson-McGee |first1=Jacob H. |last2=Field |first2=Erin K. |last3=Bateson |first3=Mary |last4=Rooney |first4=Colleen |last5=Stepanauskas |first5=Ramunas |last6=Young |first6=Mark J. |date=2015 |title=Nanoarchaeota, Their Sulfolobales Host, and Nanoarchaeota Virus Distribution across Yellowstone National Park Hot Springs |journal=Applied and Environmental Microbiology |volume=81 |issue=22 |pages=7860–7868 |doi=10.1128/AEM.01539-15 |pmc=4616950 |pmid=26341207}}</ref><ref>{{Cite journal |last1=Santos |first1=Ricardo |last2=Fernandes |first2=João |last3=Fernandes |first3=Nuno |last4=Oliveira |first4=Fernanda |last5=Cadete |first5=Manuela |date=2007 |title=Mycobacterium parascrofulaceum in acidic hot springs in Yellowstone National Park |journal=Applied and Environmental Microbiology |volume=73 |issue=15 |pages=5071–5073 |doi=10.1128/AEM.00353-07 |pmc=1951044 |pmid=17557859}}</ref> The Kamchatka hot springs can have a pH as low as 1.5 and temperatures from 50 to 99°C.<ref>{{Cite journal |last=Kompanichenko |first=Vladimir N. |date=2019 |title=Exploring the Kamchatka Geothermal Region in the Context of Life's Beginning |journal=Life |volume=9 |issue=2 |pages=E41 |doi=10.3390/life9020041 |pmc=6616967 |pmid=31100955|doi-access=free }}</ref>
Die heißen Quellen im Yellowstone-Nationalpark haben einen hohen Säuregehalt mit einem [[pH-Wert]] von 2,5 bis 3 und einer Temperatur von 28 bis 90&nbsp;°C.<ref name="Hsieh2015"/><ref name="McGee2015"/><ref name="Santos2007"/>
Die heißen Quellen auf Kamtschatka können einen pH-Wert von bis zu 1,5 und Temperaturen von 50 bis 99&nbsp;°C aufweisen.<ref name="Kompanichenko2019"/>

== Beschreibung ==
[[Datei:Galdieria partita cells.jpg|mini|Zellen von ''G. partita'' unter ver&shy;schie&shy;denen Wachstums&shy;be&shy;dingungen. '''c''': [[Chloroplast]] ([[Rhodoplast]]); '''glu''': [[Glukose|Glu&shy;kose]]; '''HL''': starke Lichtquelle; '''LL''': schwache Lichtquelle; '''n''': [[Zellkern]].]]
''G. partita'' ist [[Einzeller|einzellig]] mit einer starren [[Zellwand]]<ref name="Allen1959" /> und hat eine ungefähr kugelförmige Gestalt mit einem Durchmesser von 2,5 bis 8&nbsp;[[Meter#μm|μm]]. Die Zellen des Allen-Stamms sind in Kultur etwas größer und können bis zu 10 bis 11&nbsp;μm groß werden.<ref name="Sentsova1994"/> Es gibt ein einzelnes halbmondförmiges [[Mitochondrium]] und eine einzelne [[Vakuole]].<ref name="Albertano2000"/>
Der [[Zellkern]] ist deutlich sichtbar, und der Rest des [[Zytoplasma]]s wird größtenteils von einem einzelnen [[Chloroplast]]en ([[Rhodoplast]]en) eingenommen.<ref name="Allen1959"/>
Der Chloroplast ist bei jungen Individuen gürtelförmig und wird in reifen Zellen vierlappig.<ref name="Sentsova1994" />

Wegen des großen und den optischen Eindruck bestimmenden Chloroplasten wurde ''G. partita'' früher zu den [[Grünalgen]] oder „Blaualgen“ ([[Cyanobakterien]]) klassifiziert. Sie benötigt Licht, mit dem sie neben [[Chlorophyll]] auch [[Phycocyanin]] produzieren, während dies bei Grünalgen und Cyanobakterien nicht der Fall ist:<ref name="Allen1959"/>
Rotalgen sind normalerweise durch [[Phycobiline]] wie [[Phycoerythrin]] (chromophore Gruppe: Phycoerythrobilin, rot oder Phycourobilin, orange) oder [[Phycoerythrocyanin]] (chromophore Gruppe: Phycobiliviolin, magenta).
''G. partita'' bildet stattdessen das violette Pigment Phycocyanin (chromophore Gruppe: Phycocyanobilin) – weil sie nicht die charakteristische rote oder orange Farbe zeigen, wurden diese Mikroben zunächst nicht als Rotalgen erkannt.<ref name="OCarra1980"/><ref name="Allessandro2016"/>

== Stoffwechsel ==
''G. partita'' ist fakultativ [[heterotroph]], der sich (besonders) unter schwachen Lichtverhältnissen von verschiedenen Nährstoffen ernährt,<ref name="Fu2019"/> kann aber im Gegensatz zu manchen anderen ''Galdieria''-Arten auch unter Sonnenlicht gut wachsen.
Die Spezies nutzt vor allem [[Zitronensäure]] als Nährstoff und Quelle für Kohlenstoff und Energie.<ref name="Sentsova1994" />
Ein [[Glukose]]spiegel in der Umgebung hilft der Mikrobe sich vor oxidativem Stress zu schützen, indem dies die [[Biosynthese]] von [[Ascorbinsäure]] stimuliert.<ref name="Fu2019" />

== {{Anker|Vermehrung}}Reproduktion ==
Die [[ungeschlechtliche Vermehrung]] erfolgt durch die Bildung von [[Sporen]] ([[Endosporen]]).
Die Mutterzelle teilt sich intern (innerhalb der Zellwand), wobei sich der Chloroplast zuerst teilt und danach der Zellkern. Die Tochterzellen werden nach dem Aufbrechen der Wand der Mutterzelle freigesetzt.<ref name="Allen1959"/><ref name="Albertano2000"/>
Die Tochterzellen werden als Autosporen bezeichnet und teilen sich ein- bis dreimal aufeinanderfolgend, so dass insgesamt 2, 4 oder 8 Zellen entstehen.<ref name="Sentsova1994"/>

Der Lebenszyklus von ''G. partita'' wurde von Hirooka ''et&nbsp;al.'' 2022 genauer untersucht. Die Mikroalge war, so wie man sie bis dato kannte, immer mit einer dicken, starren Zellwand umgeben. Diese Form stellte sich bei den Untersuchungen als [[diploid]]e Form (mit doppeltem Chromosomensatz) heraus, die unter geeigneten Bedingungen in eine zellwandlose [[haploid]]e Lebensphase (mit einfachem Chromosomensatz) übergehen kann, welche ihrerseits einen [[sexuelle Fortpflanzung|sexuellen Fortpflanzungsprozesses]] einleitet. Dem Team gelang es, das zellwandlose Haploid stabil zu vermehren und das Haploid wieder in ein Diploid zu verwandeln.<ref name="Hirooka2022"/>

Die Entdeckung eines Prozesses der sexuellen Fortpflanzung bei Mikroalgen bedeutet, dass diese schon früh in der Evolution von Algen und Pflanzen aufgetreten sein muss. Sie ist daher ein wichtiger Schritt im Verständnis der Evolution der Mikroalgen.
Bei einigen einzelligen Algen, die zu den Vorfahren der [[Landpflanzen]] gehören, war sexuelle Fortpflanzung war zuvor zwar bereits bekannt, sie konnte aber bis dato bei vielen anderen einzelligen Algen, die sich früh in der Evolution entwickelt hatten, noch nicht nachgewiesen werden – der Ursprung und die Evolution der sexuellen Fortpflanzung bei Pflanzen blieben damit im Dunkeln.<ref name="Hirooka2022"/>


Andererseits könnte diese Entdeckung den Weg für Anwendungen in der Biotechnologie ebnen, denn die Vermehrung des zellwandlosen Haploids erlaubt Erzeugung genetisch modifizierter Linien.
== Structure and composition ==
So ist es uns beispielsweise gelungen, durch [[Phycocyanin]] blau gefärbte ''G. partita'' zu erzeugen, die in der Natur nicht vorkommen.<ref name="Hirooka2022"/>
[[File:Galdieria partita cells.jpg|thumb|''Galdieria partita'' cells under various growth conditions. c: chloroplast; glu: glucose; HL: high light source; LL: low light source; n: nucleus.]]
''G. partita'' is unicellular with a rigid cell wall.<ref name=":3" /> It is spherical in shape and measures 2.5 to 8 μm in diameter. The Allen strain is slightly bigger under culture as it can grow to 10 to 11 μm in size.<ref name=":5" /> There is single mitochondrion with a crescent shape, and a single vacuole.<ref name=":4" /> It contains prominent nucleus and the rest of the cytoplasm is much occupied by a single [[chloroplast]].<ref name=":3" /> The chloroplast is belt-shaped in young individuals and becomes four-lobed in mature cells.<ref name=":5" />


== {{Anker|Anwendungen|Biotechnologie}}Anwendungen und Biotechnologie ==
It is for the prominent presence of chloroplast that it was once argued to be member of the green algae and blue-green algae. It requires light to produce [[chlorophyll]] and [[phycocyanin]], while green algae and blue-green algae do not.<ref name=":3" /> It was difficult to recognise as a red alga because of the presence of a purple pigment phycocyanin, as red algae are normally characterised by [[Phycobilin|phycobilins]] ([[phycocyanobilin]], [[phycoerythrobilin]], [[phycourobilin]] and phycobiliviolin), pigments that give the distinctive red or orange colour.<ref>{{Cite journal |last1=O'Carra |first1=P |last2=Murphy |first2=R F |last3=Killilea |first3=S D |date=1980 |title=The native forms of the phycobilin chromophores of algal biliproteins. A clarification. |journal=Biochemical Journal |volume=187 |issue=2 |pages=303–309 |doi=10.1042/bj1870303 |issn=0264-6021 |pmc=1161794 |pmid=7396851}}</ref><ref>{{Cite journal |last1=D’Alessandro |first1=Emmanuel B. |last2=Antoniosi Filho |first2=Nelson R. |date=2016 |title=Concepts and studies on lipid and pigments of microalgae: A review |url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1364032115015452 |journal=Renewable and Sustainable Energy Reviews |language=en |volume=58 |issue=1 |pages=832–841 |doi=10.1016/j.rser.2015.12.162}}</ref>
Da ''G. partita'' in der gewöhnlichen [[diploid]]en Lebensphase von einer dicken und starren [[Zellwand]] umgeben ist, würde Gewinnung ihres Zellinhalts eine energieintensive physikalische Verarbeitung erfordern. Darüber hinaus erschwert auch die genetische Modifikation der Mikroalge, um sie an die gewünschten Erfordernisse (besser) anzupassen.<ref name="Hirooka2022"/>


Die Entdeckung einer zellwandlosen [[haploid]]en Lebensphase bei ''G. partita'' durch Higuchi und Miyagishima könnte zu neuen industriellen Anwendungen dieser Mikroalge führen, die von der Abwasserbehandlung bis zur Herstellung von Lebensmittelzutaten und Pigmenten reichen.<ref name="Hirooka2022"/>
=== Biochemistry ===
''G. partita'' is a facultative heterotroph that feeds on various nutrients mostly under low light environment,<ref name=":7">{{Cite journal |last1=Fu |first1=Han-Yi |last2=Liu |first2=Shao-Lun |last3=Chiang |first3=Yin-Ru |date=2019 |title=Biosynthesis of Ascorbic Acid as a Glucose-Induced Photoprotective Process in the Extremophilic Red Alga Galdieria partita |journal=Frontiers in Microbiology |volume=10 |pages=3005 |doi=10.3389/fmicb.2019.03005 |issn=1664-302X |pmc=6971183 |pmid=31993036|doi-access=free }}</ref> but can grow well in under sunlight, unlike other ''Galdieria'' species.<ref name=":6" /> It mostly uses citric acid as its nutrient source for carbon and energy.<ref name=":5" /> Environmental glucose level facilitates protection from [[oxidative stress]] by stimulating the biosynthesis of [[ascorbic acid]].<ref name=":7" />


Zellwandlos ist zwar auch die verwandte Rotalgenspezies ''[[Cyanidioschyzon|Cyanidioschyzon merolae]]'' ([[Cyanidiaceae]]), die ebenfalls in heißen Quellen zu finden ist, und die auch bereits gentechnischen Veränderungen unterzogen wurde. Sie benötigt aber wie das Cyanobakterium Spirulina Licht zum wachsen und ist daher ebenfalls nicht im selben Maß für solche Einsatzzwecke geeignet.<ref name="Hirooka2022"/>
== Reproduction ==
Asexual reproduction is achieved by spore ([[Endospory in plants|endospore]]) formation. The mother cell divides internally and the daughter cells are released after rupture of the mother cell wall.<ref name=":3" /> The chloroplast divides first and then the nucleus afterwards.<ref name=":4" /> The daughter cells are called autospores and divide into cell numbers 2 to 4 to 8.<ref name=":5" />


== References ==
== Weblinks ==
* [https://eol.org/pages/907449 Galdieria partita]. Auf: {{lang|en|[[Encyclopedia of Life]]}} (eol).
{{Reflist}}
* [https://lifemap-ncbi.univ-lyon1.fr/?tid=83374 ''Galdieria partita'']. Auf: [[Lifemap]] NCBI Version.
* [https://www.onezoom.org/life.html/@Galdieria_partita=332615?img=best_any&anim=flight#x941,y229,w0.7432 ''Galdieria partita'']. Auf: [[OneZoom]].
* [https://lifegate.idiv.de/#species-16-13.30-5268.89,zoom=auto Galdieria partita]. Auf: [[LifeGate]].
* [https://web.archive.org/web/20220620003048/http://algae.thu.edu.tw/lab/?page_id=42 Tung-Hai Algal Lab (THAL) Culture Collection]. 藻類分子生態研究室 {{lang|en|(Algal Molecular Ecology Lab), Department of Life Science & Center for Ecology and Environment}}, [[Tunghai-Universität]], Taiwan. Memento im Webarchiv vom 20.Juni 2022.


== Einzelnachweise ==
{{Taxonbar|from=Q29994914}}
<references responsive>
<ref name="AlgaeBase_Gen">
[[AlgaeBase]]: [https://www.algaebase.org/browse/taxonomy/#7388 Genus Galdieria Merola]. Details: [https://www.algaebase.org/search/genus/detail/?genus_id=42894 ''Galdieria'' Merola, 1982].
</ref>
<ref name="WoRMS_Gen">
[[WoRMS]]: [https://marinespecies.org/aphia.php?p=taxdetails&id=600738 ''Galdieria'' Merola, 1982] (Genus).<br
/><small>Bitte ggf. Kontrollkästchen „marine only“ und „extant only“ deaktivieren.</small>
</ref>
<ref name="NCBI_Gen">
[[National Center for Biotechnology Information|NCBI]] Taxonomy Browser: [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?mode=Undef&id=83373&lvl=3&srchmode=3&keep=1 Galdieria], Details: [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?mode=Info&id=83373&srchmode=3 ''Galdieria''] (genus).
</ref>
<ref name="NCBI_NBRC102759">
[[National Center for Biotechnology Information|NCBI]] BioSample: [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/biosample/SAMD00436389 SAMD00436389; SRA: DRS256650].
</ref>
<!--------------------------------------------------------->
<ref name="Albertano2000">
Patrizia Albertano, Claudia Ciniglia, Gabriele Pinto, Antonino Pollio: ''The taxonomic position of Cyanidium, Cyanidioschyzon and Galdieria: An update''. In: ''n: Hydrobiologia'', Band 433, Nr.&nbsp;1/3, August 2000, S.&nbsp;137–143; [[doi:10.1023/A:1004031123806]], [https://www.researchgate.net/publication/241000188 ResearchGate] ({{enS}}).
</ref>
<ref name="Allen1952">
{{cite journal |last1=Allen |first1=Mary Belle |date=1952-01-01 |title=The cultivation of myxophyceae |journal=Archiv für Mikrobiologie |language=en |volume=17 |issue=1 |pages=34–53 |doi=10.1007/BF00410816 |issn=1432-072X }}
</ref>
<ref name="Allen1953">
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</ref>
<ref name="Allen1959">
{{Cite journal |last=Allen |first=Mary Belle |date=1959-09 |title=Studies with cyanidium caldarium, an anomalously pigmented chlorophyte |journal=Archiv für Mikrobiologie |language=en |volume=32 |issue=3 |pages=270–277 |doi=10.1007/BF00409348 |pmid=13628094 |s2cid=1804474 |issn=0302-8933}}
</ref>
<ref name="Allessandro2016">
{{Cite journal |last1=D’Alessandro |first1=Emmanuel B. |last2=Antoniosi Filho |first2=Nelson R. |date=2016-05 |title=Concepts and studies on lipid and pigments of microalgae: A review |url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1364032115015452 |journal=Renewable and Sustainable Energy Reviews |language=en |volume=58 |issue=1 |pages=832–841 |doi=10.1016/j.rser.2015.12.162}}
</ref>
<ref name="Brock1978">
Thomas D. Brock: ''The Genus ''Cyanidium''.'' In: ''Thermophilic Microorganisms and Life at High Temperatures''. Springer Series in Microbiology book series (SSMIC), Springer New York, 1978, S.&nbsp;255–302; [[doi:10.1007/978-1-4612-6284-8_9]], ISBN 978-1-4612-6286-2 ({{enS}}).
</ref>
<ref name="Copeland1936">
{{Cite journal |last=Copeland |first=Joseph J. |date=1936-11-25 |title=Yellowstone thermal myxophyceae |journal=Annals of the New York Academy of Sciences |language=en |volume=36 |issue=1 |pages=4–223 |doi=10.1111/j.1749-6632.1936.tb56976.x }}
</ref>
<ref name="Fu2019">
Han-Yi Fu, Shao-Lun Liu, Yin-Ru Chiang: ''Biosynthesis of Ascorbic Acid as a Glucose-Induced Photoprotective Process in the Extremophilic Red Alga Galdieria partita''. In: ''Frontiers in Microbiology'', Band 10, 2019, ISSN 1664-302X, S.&nbsp;3005; [[doi:10.3389/fmicb.2019.03005]], PMID 31993036, {{PMC|6971183}}, Epub 14. Januar 2020 ({{enS}}).
</ref>
<ref name="Hansen1996">
{{Cite book |last=Hansen |first=Gayle I. |url=https://books.google.com/books?id=8gMmAQAAMAAJ |title=Prominent Phycologists of the 20th Century |date=1996 |publisher=Lancelot Press |isbn=978-0-88999-636-6 |editor-last1=Garbary |editor-first1=David J. |editor-last2=Wynne |editor-first2=Michael James | pages=185–186 |language=en |chapter=Josephine Elizabeth Tilden (1869-1957) }} [https://www.researchgate.net/publication/323719320 ResearchGate], Epub 15. Juni 2011.
</ref>
<ref name="Hirooka2022"><!-- ''Galdieria partita'' Stamm NBRC102759-->
Shunsuke Hirooka, Takeshi Itabashi, Takako M. Ichinose, Shin-ya Miyagishima: ''Life cycle and functional genomics of the unicellular red alga ''Galdieria'' for elucidating algal and plant evolution and industrial use''. In: ''PNAS'', Band 119, Nr.&nbsp;41, 4. Oktober 2022, e2210665119; [[doi:10.1073/pnas.2210665119]], [https://www.researchgate.net/publication/364175158 ResearchGate], [https://www.researchgate.net/publication/364175158/fulltext/63503d7896e83c26eb37c72b/Life-cycle-and-functional-genomics-of-the-unicellular-red-alga-Galdieria-for-elucidating-algal-and-plant-evolution-and-industrial-use.pdf PDF]; siehe insbes. [[https://www.pnas.org/cms/10.1073/pnas.2210665119/asset/0bf90d40-008a-4a4e-9c0c-aa267bd7ce4c/assets/images/large/pnas.2210665119fig01.jpg Fig.&nbsp;1: Evolutionary position of the red algae Cyanidiophyceae]. Dazu:
* Toru Higuchi, Shin-ya Miyagishima: [https://www.eurekalert.org/news-releases/966195 Newly discovered sexual reproduction process to further understanding of plant and algae evolution]. Studies focused on microalgae Galdieria with potentials for biotech applications. Auf: EurekAlert! vom 3. Oktober 2022. Quelle: RESEARCH ORGANIZATION OF INFORMATION AND SYSTEMS. Siehe insbes. [https://www.eurekalert.org/multimedia/960315 Image].
* Ursula Goodenough: ''Discovery of sex in an extremophilic red alga''. In: ''PNAS'', Band 119, Nr.&nbsp;44, 21. Oktober 2022, e2216012119; [[doi:10.1073/pnas.2216012119]], PMID 36269868, {{PMC|9636976}}, [https://www.researchgate.net/publication/364629931 ResearchGate], Epub 21. Oktober 2022.
</ref>
<ref name="Hsieh2015">
{{Cite journal |last1=Hsieh |first1=Chia-Jung |last2=Zhan |first2=Shing Hei |last3=Lin |first3=Yiching |last4=Tang |first4=Sen-Lin |last5=Liu |first5=Shao-Lun |date=2015 |editor=M. Vis |title=Analysis of rbc L sequences reveals the global biodiversity, community structure, and biogeographical pattern of thermoacidophilic red algae (Cyanidiales) |journal=Journal of Phycology |language=en |volume=51 |issue=4 |pages=682–694 |doi=10.1111/jpy.12310|pmid=26986790 |s2cid=26833023 }}
</ref>
<ref name="Kompanichenko2019">
Vladimir N. Kompanichenko: ''Exploring the Kamchatka Geothermal Region in the Context of Life's Beginning''. In: ''MDPI'': ''Life'', Band 9, Nr.&nbsp;2, Special Issue: Themed Issue Commemorating Prof. David Deamer's 80th Birthday, 16. Mai 2019, S.&nbsp;e41; [[doi:10.3390/life9020041]], PMID 31100955, {{PMC|6616967}} ({{enS}}).
</ref>
<ref name="McGee2015">
Jacob H. Munson-McGee, Erin K. Field, Mary Bateson, Colleen Rooney, Ramunas Stepanauskas, Mark J. Young: ''&#x200B;''Nanoarchaeota'', Their ''Sulfolobales'' Host, and ''Nanoarchaeota'' Virus Distribution across Yellowstone National Park Hot Springs''. In: ''Applied and Environmental Microbiology'', Band 81, Nr.&nbsp;22, 21. Oktober 2015, S.&nbsp;7860&#x200B;–7868; [[doi:10.1128/AEM.01539-15]], PMID 26341207, {{PMC|4616950}} ({{enS}}).
</ref>
<ref name="Merola1981">
{{Cite journal |author= Aldo Merola, Rosa Castaldo, Paolo De Luca, Raffaele Gambardella, Aldo Musacchio, Roberto Taddei |date=<!--1981, Accepted:-->1982-01-09 |title=Revision of Cyanidium caldarium. Three species of acidophilic algae <!--|url=http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/11263508109428026--> |journal=Giornale Botanico Italiano |language=en |volume=115 |issue=4–5 |pages=189–195 |doi=10.1080/11263508109428026 |issn=0017-0070}} Epub: 14. September 2009.
</ref>
<ref name="OCarra1980">
{{Cite journal |last1=O'Carra |first1=P. |last2=Murphy |first2=Raymond F. |last3=Killilea |first3=S. Derek |date=1980 |title=The native forms of the phycobilin chromophores of algal biliproteins. A clarification. |journal=Biochemical Journal |volume=187 |issue=2 |pages=303–309 |doi=10.1042/bj1870303 |issn=0264-6021 |pmc=1161794 |pmid=7396851 |language=en}}
</ref>
<ref name="Park2023">
Seung In Park, Chung Hyun Cho, Claudia Ciniglia, Tzu-Yen Huang, Shao-Lun Liu, Danilo E. Bustamante, Martha S. Calderon, Andres Mansilla, Timothy McDermott, Robert A. Andersen, Hwan Su Yoon: ''Revised classification of the Cyanidiophyceae based on plastid genome data with descriptions of the Cavernulicolales ord. nov. and Galdieriales ord. nov. (Rhodophyta)''. In: ''Journal of Phycology'', 15. Februar 2023; [[doi:10.1111/jpy.13322]], PMID 36792488. Siehe insbes. Fig.&nbsp;1 und 3.<br/>Anm.: [[Caserta]] ist im Artikel als Carseta verschrieben.</small>
</ref>
<ref name="Rahman2018">
D. Delicia Yunita Rahman: ''[https://research.rug.nl/en/publications/photopigments-and-functional-carbohydrates-from-cyanidiales Photopigments and functional carbohydrates from Cyanidiales]'' (''Fotopigmenten en functionele koolhydraten van Cyanidiales''). Thesis fully internal (DIV), [[Reichsuniversität Groningen|University of Groningen]], 9. Juli 2018, ISBN 978-94-034-0710-4, [https://research.rug.nl/files/61670391/Chapter_1.pdf PDF].
</ref>
<ref name="Sano2001">
Satoshi Sano, Masami Ueda, Sakihito Kitajima, Toru Takeda, Shigeru Shigeoka, Norihide Kurano, Shigetoh Miyachi, Chikahiro Miyake, Akiho Yokota: ''Characterization of ascorbate peroxidases from unicellular red alga ''Galdieria partita''.'' In: ''Plant & Cell Physiology'', Band 42, Nr.&nbsp;4, 15. April 2001, ISSN 0032-0781, S.&nbsp;433–440; [[doi:10.1093/pcp/pce054]], PMID 11333315,<!--https://academic.oup.com/pcp/article/42/4/433/1873344--> ({{enS}}).
</ref>
<ref name="Santos2007">
Ricardo Santos, João Fernandes, Nuno Fernandes, Fernanda Oliveira, Manuela Cadete: ''&#x200B;''Mycobacterium parascrofulaceum'' in acidic hot springs in Yellowstone National Park''. In: ''Applied and Environmental Microbiology.'', Band 73, Nr.&nbsp;15, 2007, S.&nbsp;5071&#x200B;–5073; [[doi:10.1128/AEM.00353-07]], PMID 17557859, {{PMC|1951044}} ({{enS}})
</ref>
<ref name="Seckbach1991">
Joseph Seckbach: ''Systematic problems with ''Cyanidium caldarium'' and ''Galdieria sulphuraria'' and their implications for molecular biology studies''. In: ''Journal of Phycology'', Band 27, Nr.&nbsp;6, Dezember 1991, ISSN 0022-3646, S.&nbsp;794–796; [[doi:10.1111/j.0022-3646.1991.00794.x]] ({{enS}}).
</ref>
<ref name="Sentsova1991">
{{Cite journal |last=Sentsova |first=Olga Yu. |date=1991 |title=Diversity of acido thermophilic unicellular algae of the genus galdieria rhodophyta cyanidiophyceae |journal=Botanicheskii Zhurnal (St Petersburg) |language=en |volume=76 |issue=1 |pages=69–79}} [https://eurekamag.com/research/007/223/007223446.php EurekaMag].
</ref>
<ref name="Sentsova1994">
{{Cite book |last=Sentsova |first=Olga Yu.|title=Evolutionary Pathways and Enigmatic Algae: Cyanidium caldarium (Rhodophyta) and Related Cells |date=1994 |publisher=Springer Netherlands |isbn=978-94-010-4381-6 |editor-last=Seckbach |editor-first=Joseph |location=Dordrecht |pages=167–174 |language=en |chapter=The study of Cyanidiophyceae in Russia |doi=10.1007/978-94-011-0882-9 }}
</ref>
<ref name="Tilden1998">
{{Cite journal |last=Tilden |first=Josephine Elizabeth |date=1898-02 |title=Observations on Some West American Thermal Algæ |journal=Botanical Gazette |volume=25 |issue=2 |pages=89–105 |doi=10.1086/327640 |issn=0006-8071 |jstor=2464465 |language=en }}
</ref>
</references>


[[Kategorie:Rotalgen]]
[[Category:Cyanidiophyceae]]
[[Category:Acidophiles]]
[[Category:Thermophiles]]

Version vom 19. April 2023, 12:03 Uhr

Galdieria partita

TEM-Aufnahme von G. partita (Stamm THAL043)
n: Zellkern, c: Chloroplast (Rhodoplast)

Systematik
Abteilung: Rotalgen (Rhodophyta)
Klasse: Cyanidiophyceae
Ordnung: Galderiales[1]
Familie: Galdieriaceae
Gattung: Galdieria
Art: Galdieria partita
Wissenschaftlicher Name
Galdieria partita
O.Yu.Sentsova, 1991

Galdieria partita ist eine Art (Spezies) extremophiler Rotalgen, die in sauren Thermalquellen vorkommt.[2] Sie ist die einzige einzellige Rotalgenart, von der bekannt ist, dass sie sich geschlechtlich fortpflanzt.[3] Sie wurde 1894 von Josephine Elizabeth Tilden im Yellowstone-Nationalpark im Westen der USA.[4] Sie wurde ursprünglich als eine Spezies der Grünalgengattung Chroococcus, nämlich Chroococcus varium beschrieben, ihr wissenschaftlicher Name und ihre taxonomische Position wurden jedoch mehrmals geändert. Im Jahr 1959 stellte Mary Belle Allen erstmals eine Reinkultur her, die als „Allen-Stamm“ verbreitet wurde.[5]

Forschungsgeschichte

Josephine Elizabeth Tilden war die erste Frau, die an der Universität von Minnesota lehrte, untersuchte 1894 die Algen des Yellowstone-Nationalparks in Wyoming.[4] Zu ihrer Sammlung gehörte eine Spezies, die sie als Grünalge identifizierte. Im Jahr 1898 gab sie ihr den Namen Protococcus botryoides f. caldarium (zur Grünalgengattung Protococcus).[6] Die österreichischen Biologen Lothar Geitler und Franz Ruttner revidierten 1936 die Identifizierung als Blaualge (heute: Cyanobakterium) und gaben ihr den Namen Cyanidium caldarium.[7] Etwa zur gleichen Zeit schuf Joseph J. Copeland den Gattungsnamen Pluto mit Pluto caldarius.[8] Es begann eine Kontroverse über die Priorität, aber Cyanidium caldarium setzte sich zunächst durch und genoss die größere Verbreitung.[7]

Mary Belle Allen hatte während ihrer Arbeit an der Meeresstation der Stanford University die Methode zur Kultivierung thermophiler (bei hohen Temperaturen lebender) Mikroben entwickelt.[9] 1952 entwickelte sie ein spezielles Kulturmedium für thermophile Algen, mit dem sie eine bis dahin noch „nicht identifizierte einzellige Alge“ aus dem sauren Wasser der Lemonade Spring, The Geysers, Sonoma County, Kalifornien, isolierte.[10] 1958 verglich sie während ihrer Arbeit am Laboratory of Comparative Physiology and Morphology des Kaiser Foundation Research Institute in Richmond, Kalifornien, die thermophilen Algen der Lemonade Spring mit denen des Yellowstone-Nationalparks. Damit stellte sie, wie 1959 berichtet, die erste Reinkultur des Cyanidium caldarium her.[11] Diese Reinkultur wurde danach unter der Bezeichnung „Allen-Stamm“ verbreitet.[5]

1991 verglich Olga Yu. Sentsova von der Staatlichen Universität Moskau (Lomonossow-Universität) eine Probe des Allan-Stammes mit einem neuen Isolat, das von der Halbinsel Kamtschatka im Fernen Osten Russlands stammte.[12] Sie bestätigte, dass sich beide Stämme von anderweitigen Stämmen von Cyanidium caldarium (Familie Cyanidiaceae) unterschieden und revidierte daraufhin deren wissenschaftliche Bezeichnung zu Galdieria partita, zusammen mit der Beschreibung von zwei weiteren neuen Arten, G. daedala und G. maxima;[13] die Gattung Galdieria war zuvor 1981 von dem italienischen Botaniker Aldo Merola zusammen mit der Rotalgenspezies G. sulphuraria aufgestellt worden.[14][15]

Stämme

Gattung: Galdieria Merola, 1982[16][17][18]

Habitat

G. partita ist ein thermoacidophiler (hitze- und säureliebender) Organismus und kommt in Umgebungen mit hohen Temperaturen und hohem Säuregehalt vor. Die Spezies kommt in heißen Quellen im Yellowstone-Nationalpark in den USA, auf der Halbinsel Kamtschatka im Fernen Osten Russlands[12] und im Gebiet der Datun-Vulkangruppe auf Taiwan vor.[22] Die heißen Quellen im Yellowstone-Nationalpark haben einen hohen Säuregehalt mit einem pH-Wert von 2,5 bis 3 und einer Temperatur von 28 bis 90 °C.[22][23][24] Die heißen Quellen auf Kamtschatka können einen pH-Wert von bis zu 1,5 und Temperaturen von 50 bis 99 °C aufweisen.[25]

Beschreibung

Zellen von G. partita unter ver­schie­denen Wachstums­be­dingungen. c: Chloroplast (Rhodoplast); glu: Glu­kose; HL: starke Lichtquelle; LL: schwache Lichtquelle; n: Zellkern.

G. partita ist einzellig mit einer starren Zellwand[11] und hat eine ungefähr kugelförmige Gestalt mit einem Durchmesser von 2,5 bis 8 μm. Die Zellen des Allen-Stamms sind in Kultur etwas größer und können bis zu 10 bis 11 μm groß werden.[12] Es gibt ein einzelnes halbmondförmiges Mitochondrium und eine einzelne Vakuole.[15] Der Zellkern ist deutlich sichtbar, und der Rest des Zytoplasmas wird größtenteils von einem einzelnen Chloroplasten (Rhodoplasten) eingenommen.[11] Der Chloroplast ist bei jungen Individuen gürtelförmig und wird in reifen Zellen vierlappig.[12]

Wegen des großen und den optischen Eindruck bestimmenden Chloroplasten wurde G. partita früher zu den Grünalgen oder „Blaualgen“ (Cyanobakterien) klassifiziert. Sie benötigt Licht, mit dem sie neben Chlorophyll auch Phycocyanin produzieren, während dies bei Grünalgen und Cyanobakterien nicht der Fall ist:[11] Rotalgen sind normalerweise durch Phycobiline wie Phycoerythrin (chromophore Gruppe: Phycoerythrobilin, rot oder Phycourobilin, orange) oder Phycoerythrocyanin (chromophore Gruppe: Phycobiliviolin, magenta). G. partita bildet stattdessen das violette Pigment Phycocyanin (chromophore Gruppe: Phycocyanobilin) – weil sie nicht die charakteristische rote oder orange Farbe zeigen, wurden diese Mikroben zunächst nicht als Rotalgen erkannt.[26][27]

Stoffwechsel

G. partita ist fakultativ heterotroph, der sich (besonders) unter schwachen Lichtverhältnissen von verschiedenen Nährstoffen ernährt,[21] kann aber im Gegensatz zu manchen anderen Galdieria-Arten auch unter Sonnenlicht gut wachsen. Die Spezies nutzt vor allem Zitronensäure als Nährstoff und Quelle für Kohlenstoff und Energie.[12] Ein Glukosespiegel in der Umgebung hilft der Mikrobe sich vor oxidativem Stress zu schützen, indem dies die Biosynthese von Ascorbinsäure stimuliert.[21]

Reproduktion

Die ungeschlechtliche Vermehrung erfolgt durch die Bildung von Sporen (Endosporen). Die Mutterzelle teilt sich intern (innerhalb der Zellwand), wobei sich der Chloroplast zuerst teilt und danach der Zellkern. Die Tochterzellen werden nach dem Aufbrechen der Wand der Mutterzelle freigesetzt.[11][15] Die Tochterzellen werden als Autosporen bezeichnet und teilen sich ein- bis dreimal aufeinanderfolgend, so dass insgesamt 2, 4 oder 8 Zellen entstehen.[12]

Der Lebenszyklus von G. partita wurde von Hirooka et al. 2022 genauer untersucht. Die Mikroalge war, so wie man sie bis dato kannte, immer mit einer dicken, starren Zellwand umgeben. Diese Form stellte sich bei den Untersuchungen als diploide Form (mit doppeltem Chromosomensatz) heraus, die unter geeigneten Bedingungen in eine zellwandlose haploide Lebensphase (mit einfachem Chromosomensatz) übergehen kann, welche ihrerseits einen sexuellen Fortpflanzungsprozesses einleitet. Dem Team gelang es, das zellwandlose Haploid stabil zu vermehren und das Haploid wieder in ein Diploid zu verwandeln.[3]

Die Entdeckung eines Prozesses der sexuellen Fortpflanzung bei Mikroalgen bedeutet, dass diese schon früh in der Evolution von Algen und Pflanzen aufgetreten sein muss. Sie ist daher ein wichtiger Schritt im Verständnis der Evolution der Mikroalgen. Bei einigen einzelligen Algen, die zu den Vorfahren der Landpflanzen gehören, war sexuelle Fortpflanzung war zuvor zwar bereits bekannt, sie konnte aber bis dato bei vielen anderen einzelligen Algen, die sich früh in der Evolution entwickelt hatten, noch nicht nachgewiesen werden – der Ursprung und die Evolution der sexuellen Fortpflanzung bei Pflanzen blieben damit im Dunkeln.[3]

Andererseits könnte diese Entdeckung den Weg für Anwendungen in der Biotechnologie ebnen, denn die Vermehrung des zellwandlosen Haploids erlaubt Erzeugung genetisch modifizierter Linien. So ist es uns beispielsweise gelungen, durch Phycocyanin blau gefärbte G. partita zu erzeugen, die in der Natur nicht vorkommen.[3]

Anwendungen und Biotechnologie

Da G. partita in der gewöhnlichen diploiden Lebensphase von einer dicken und starren Zellwand umgeben ist, würde Gewinnung ihres Zellinhalts eine energieintensive physikalische Verarbeitung erfordern. Darüber hinaus erschwert auch die genetische Modifikation der Mikroalge, um sie an die gewünschten Erfordernisse (besser) anzupassen.[3]

Die Entdeckung einer zellwandlosen haploiden Lebensphase bei G. partita durch Higuchi und Miyagishima könnte zu neuen industriellen Anwendungen dieser Mikroalge führen, die von der Abwasserbehandlung bis zur Herstellung von Lebensmittelzutaten und Pigmenten reichen.[3]

Zellwandlos ist zwar auch die verwandte Rotalgenspezies Cyanidioschyzon merolae (Cyanidiaceae), die ebenfalls in heißen Quellen zu finden ist, und die auch bereits gentechnischen Veränderungen unterzogen wurde. Sie benötigt aber wie das Cyanobakterium Spirulina Licht zum wachsen und ist daher ebenfalls nicht im selben Maß für solche Einsatzzwecke geeignet.[3]

Einzelnachweise

  1. ↑ Seung In Park, Chung Hyun Cho, Claudia Ciniglia, Tzu-Yen Huang, Shao-Lun Liu, Danilo E. Bustamante, Martha S. Calderon, Andres Mansilla, Timothy McDermott, Robert A. Andersen, Hwan Su Yoon: Revised classification of the Cyanidiophyceae based on plastid genome data with descriptions of the Cavernulicolales ord. nov. and Galdieriales ord. nov. (Rhodophyta). In: Journal of Phycology, 15. Februar 2023; doi:10.1111/jpy.13322, PMID 36792488. Siehe insbes. Fig. 1 und 3.
    Anm.: Caserta ist im Artikel als Carseta verschrieben.
  2. ↑ Satoshi Sano, Masami Ueda, Sakihito Kitajima, Toru Takeda, Shigeru Shigeoka, Norihide Kurano, Shigetoh Miyachi, Chikahiro Miyake, Akiho Yokota: Characterization of ascorbate peroxidases from unicellular red alga Galdieria partita. In: Plant & Cell Physiology, Band 42, Nr. 4, 15. April 2001, ISSN 0032-0781, S. 433–440; doi:10.1093/pcp/pce054, PMID 11333315, (englisch).
  3. ↑ a b c d e f g h Shunsuke Hirooka, Takeshi Itabashi, Takako M. Ichinose, Shin-ya Miyagishima: Life cycle and functional genomics of the unicellular red alga Galdieria for elucidating algal and plant evolution and industrial use. In: PNAS, Band 119, Nr. 41, 4. Oktober 2022, e2210665119; doi:10.1073/pnas.2210665119, ResearchGate, PDF; siehe insbes. [Fig. 1: Evolutionary position of the red algae Cyanidiophyceae. Dazu:
  4. ↑ a b Gayle I. Hansen: Prominent Phycologists of the 20th Century. Hrsg.: David J. Garbary, Michael James Wynne. Lancelot Press, 1996, ISBN 978-0-88999-636-6, Josephine Elizabeth Tilden (1869-1957), S. 185–186 (englisch, google.com). ResearchGate, Epub 15. Juni 2011.
  5. ↑ a b c Joseph Seckbach: Systematic problems with Cyanidium caldarium and Galdieria sulphuraria and their implications for molecular biology studies. In: Journal of Phycology, Band 27, Nr. 6, Dezember 1991, ISSN 0022-3646, S. 794–796; doi:10.1111/j.0022-3646.1991.00794.x (englisch).
  6. ↑ Josephine Elizabeth Tilden: Observations on Some West American Thermal Algæ. In: Botanical Gazette. 25. Jahrgang, Nr. 2, Februar 1898, ISSN 0006-8071, S. 89–105, doi:10.1086/327640, JSTOR:2464465 (englisch).
  7. ↑ a b Thomas D. Brock: The Genus Cyanidium. In: Thermophilic Microorganisms and Life at High Temperatures. Springer Series in Microbiology book series (SSMIC), Springer New York, 1978, S. 255–302; doi:10.1007/978-1-4612-6284-8_9, ISBN 978-1-4612-6286-2 (englisch).
  8. ↑ Joseph J. Copeland: Yellowstone thermal myxophyceae. In: Annals of the New York Academy of Sciences. 36. Jahrgang, Nr. 1, 25. November 1936, S. 4–223, doi:10.1111/j.1749-6632.1936.tb56976.x (englisch).
  9. ↑ Mary Belle Allen: The thermophilic aerobic sporeforming bacteria. In: Bacteriological Reviews. 17. Jahrgang, Nr. 2, 1. Juni 1953, S. 125–173, doi:10.1128/br.17.2.125-173.1953, PMID 13058821, PMC 180763 (freier Volltext) – (englisch).
  10. ↑ Mary Belle Allen: The cultivation of myxophyceae. In: Archiv für Mikrobiologie. 17. Jahrgang, Nr. 1, 1. Januar 1952, ISSN 1432-072X, S. 34–53, doi:10.1007/BF00410816 (englisch).
  11. ↑ a b c d e Mary Belle Allen: Studies with cyanidium caldarium, an anomalously pigmented chlorophyte. In: Archiv für Mikrobiologie. 32. Jahrgang, Nr. 3, September 1959, ISSN 0302-8933, S. 270–277, doi:10.1007/BF00409348, PMID 13628094 (englisch).
  12. ↑ a b c d e f Olga Yu. Sentsova: Evolutionary Pathways and Enigmatic Algae: Cyanidium caldarium (Rhodophyta) and Related Cells. Hrsg.: Joseph Seckbach. Springer Netherlands, Dordrecht 1994, ISBN 978-94-010-4381-6, The study of Cyanidiophyceae in Russia, S. 167–174, doi:10.1007/978-94-011-0882-9 (englisch).
  13. ↑ Olga Yu. Sentsova: Diversity of acido thermophilic unicellular algae of the genus galdieria rhodophyta cyanidiophyceae. In: Botanicheskii Zhurnal (St Petersburg). 76. Jahrgang, Nr. 1, 1991, S. 69–79 (englisch). EurekaMag.
  14. ↑ Aldo Merola, Rosa Castaldo, Paolo De Luca, Raffaele Gambardella, Aldo Musacchio, Roberto Taddei: Revision of Cyanidium caldarium. Three species of acidophilic algae. In: Giornale Botanico Italiano. 115. Jahrgang, Nr. 4–5, 9. Januar 1982, ISSN 0017-0070, S. 189–195, doi:10.1080/11263508109428026 (englisch). Epub: 14. September 2009.
  15. ↑ a b c Patrizia Albertano, Claudia Ciniglia, Gabriele Pinto, Antonino Pollio: The taxonomic position of Cyanidium, Cyanidioschyzon and Galdieria: An update. In: n: Hydrobiologia, Band 433, Nr. 1/3, August 2000, S. 137–143; doi:10.1023/A:1004031123806, ResearchGate (englisch).
  16. ↑ AlgaeBase: Genus Galdieria Merola. Details: Galdieria Merola, 1982.
  17. ↑ NCBI Taxonomy Browser: Galdieria, Details: Galdieria (genus).
  18. ↑ WoRMS: Galdieria Merola, 1982 (Genus).
    Bitte ggf. Kontrollkästchen „marine only“ und „extant only“ deaktivieren.
  19. ↑ D. Delicia Yunita Rahman: Photopigments and functional carbohydrates from Cyanidiales (Fotopigmenten en functionele koolhydraten van Cyanidiales). Thesis fully internal (DIV), University of Groningen, 9. Juli 2018, ISBN 978-94-034-0710-4, PDF.
  20. ↑ NCBI BioSample: SAMD00436389; SRA: DRS256650.
  21. ↑ a b c Han-Yi Fu, Shao-Lun Liu, Yin-Ru Chiang: Biosynthesis of Ascorbic Acid as a Glucose-Induced Photoprotective Process in the Extremophilic Red Alga Galdieria partita. In: Frontiers in Microbiology, Band 10, 2019, ISSN 1664-302X, S. 3005; doi:10.3389/fmicb.2019.03005, PMID 31993036, PMC 6971183 (freier Volltext), Epub 14. Januar 2020 (englisch).
  22. ↑ a b Chia-Jung Hsieh, Shing Hei Zhan, Yiching Lin, Sen-Lin Tang, Shao-Lun Liu: Analysis of rbc L sequences reveals the global biodiversity, community structure, and biogeographical pattern of thermoacidophilic red algae (Cyanidiales). In: M. Vis (Hrsg.): Journal of Phycology. 51. Jahrgang, Nr. 4, 2015, S. 682–694, doi:10.1111/jpy.12310, PMID 26986790 (englisch).
  23. ↑ Jacob H. Munson-McGee, Erin K. Field, Mary Bateson, Colleen Rooney, Ramunas Stepanauskas, Mark J. Young: ​Nanoarchaeota, Their Sulfolobales Host, and Nanoarchaeota Virus Distribution across Yellowstone National Park Hot Springs. In: Applied and Environmental Microbiology, Band 81, Nr. 22, 21. Oktober 2015, S. 7860​–7868; doi:10.1128/AEM.01539-15, PMID 26341207, PMC 4616950 (freier Volltext) (englisch).
  24. ↑ Ricardo Santos, João Fernandes, Nuno Fernandes, Fernanda Oliveira, Manuela Cadete: ​Mycobacterium parascrofulaceum in acidic hot springs in Yellowstone National Park. In: Applied and Environmental Microbiology., Band 73, Nr. 15, 2007, S. 5071​–5073; doi:10.1128/AEM.00353-07, PMID 17557859, PMC 1951044 (freier Volltext) (englisch)
  25. ↑ Vladimir N. Kompanichenko: Exploring the Kamchatka Geothermal Region in the Context of Life's Beginning. In: MDPI: Life, Band 9, Nr. 2, Special Issue: Themed Issue Commemorating Prof. David Deamer's 80th Birthday, 16. Mai 2019, S. e41; doi:10.3390/life9020041, PMID 31100955, PMC 6616967 (freier Volltext) (englisch).
  26. ↑ P. O'Carra, Raymond F. Murphy, S. Derek Killilea: The native forms of the phycobilin chromophores of algal biliproteins. A clarification. In: Biochemical Journal. 187. Jahrgang, Nr. 2, 1980, ISSN 0264-6021, S. 303–309, doi:10.1042/bj1870303, PMID 7396851, PMC 1161794 (freier Volltext) – (englisch).
  27. ↑ Emmanuel B. D’Alessandro, Nelson R. Antoniosi Filho: Concepts and studies on lipid and pigments of microalgae: A review. In: Renewable and Sustainable Energy Reviews. 58. Jahrgang, Nr. 1, Mai 2016, S. 832–841, doi:10.1016/j.rser.2015.12.162 (englisch, elsevier.com).
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