Chlamydomonas reinhardtii

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Zur Navigation springen Zur Suche springen
Chlamydomonas reinhardtii
REM- Aufnahme von Chlamydomonas reinhardtii

REM- Aufnahme von Chlamydomonas reinhardtii

Systematik
ohne Rang: Chlorophyta
ohne Rang: Chlorophyceae
Ordnung: Volvocales
Familie: Chlamydomonadaceae
Gattung: Chlamydomonas
Art: Chlamydomonas reinhardtii
Wissenschaftlicher Name
Chlamydomonas reinhardtii
P. A. Dangeard

Chlamydomonas reinhardtii ist eine einzellige Grünalgenart aus der Gattung Chlamydomonas. Sie wurde von der Sektion Phykologie der Deutschen Botanischen Gesellschaft als Alge des Jahres 2014 ausgewählt.[1]

Beschreibung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme einer Chlamydomonas reinhardii-Zelle

Chlamydomonas reinhardtii ist ein 3 bis 10 Mikrometer großer Hüllenflagellat mit eiförmiger Gestalt. Die beiden gleich langen (isokonten) Geißeln dienen der Fortbewegung. Die Schläge der Geißeln erfolgen nacheinander, und zwar mit einer kleinen Verzögerung. Dadurch entsteht eine Überlagerung ihrer Vorwärtsbewegung durch eine Rotation um die Längsachse der Alge mit einer Frequenz von etwa 1 Hertz. Die Fortbewegung der Zelle ist lichtgesteuert.

Die Zellmembran ist an der Vorderseite nicht zu einer Papille verdickt. Der Chloroplast besitzt ein großes Pyrenoid.

Es ist ein Augenfleck (Stigma) von etwa 1 Mikrometer Durchmesser vorhanden. Er ist durch eingelagerte Carotinoide orange gefärbt und gut erkennbar. Der Augenfleck liegt mit einem Abstand von etwa 10 Mikrometer von den Geißeln leicht oberhalb des Zelläquators. Als Photorezeptor sind Rhodopsin-ähnliche Proteine, sogenannte Channelrhodopsine darin eingelagert.

Lebensraum[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Art lebt im Süßwasser, man findet sie vor allem in nährstoffreichen Kleingewässern. Sie ist weltweit verbreitet.

Fortpflanzung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Alge kann sich sowohl vegetativ als auch geschlechtlich durch Gameten vermehren.[2] Die geschlechtliche Fortpflanzung wird durch Nährstoffmangel (insbesondere Stickstoffmangel) induziert. Dabei ist die Zygote das einzige diploide Stadium, das widrige Umstände überdauert und beim Keimen nach einer Meiose wieder haploide Nachkommen hervorbringt.

Lichtgesteuertes Verhalten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Chlamydomonas reinhardtii besitzt mit dem Augenfleck einen lichtsensitiven Apparat zur Phototaxis. Die Alge kann die Richtung und die Intensität von einfallendem Licht ermitteln. Bei niedriger Beleuchtungsstärke schwimmt sie auf die Lichtquelle zu, bei hoher Intensität von dieser weg. Dadurch optimiert sie ihre Photosynthese und damit die Zellernährung. [3] Die Alge kann phototroph, unter Ausnutzung des Lichtes, als auch heterotroph (auf Nährmedium) leben.

Bedeutung in der Grundlagenforschung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Geißeln von C. reinhardtii sind ebenso aufgebaut wie wie die menschlicher Spermien und vieler anderer Lebewesen. Diese Alge wurde als Modellorganismus für das Studium der Struktur und Funktion der Geißel gewählt, weil sie sich sehr leicht kultivieren lässt und weil sie etwa durch einen pH-Schock zum Abwerfen der Geißel veranlasst werde kann.[4]

Das Genom von C. reinhardtii ist vollständig sequenziert.[5] Zu Forschungszwecken wurden viele unterschiedliche Mutanten des Wildtyps gezüchtet, die zum Beispiel Zellwanddefekte aufweisen oder "blind" sind. [6]

Ein Forschungsschwerpunkt ist die genetische Modifikation von C.reinhardtii hin zu Stämmen, die in industriell nutzbarem Maße Wasserstoff erzeugen können. Parallel dazu gibt es eine Reihe von wissenschaftlichen Projekten zur Entwicklung von leistungsfähigen Bioreaktoren zur Wasserstoffproduktion.[7]

Interessant erscheint auch die Fähigkeit, Cellulose zu spalten und zur Energiegewinnung zu nutzen.[8] Die Alge könnte somit als Biokatalysator für die Herstellung von Cellulose-Biokraftstoffen (z. B. Cellulose-Ethanol) dienen.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Heinz Streble, Dieter Krauter: Das Leben im Wassertropfen. Mikroflora und Mikrofauna des Süßwassers. Ein Bestimmungsbuch. Franckh-Kosmos Verlag, Stuttgart 2008, ISBN 978-3-440-11966-2

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Sektion Phykologie der Deutschen Botanischen Gesellschaft (DBG) e.V: Alge des Jahres 2014: Chlamydomonas reinhardtii - schneller Schwimmer steht Modell (Pressemitteilung) (Memento des Originals vom 4. März 2016 im Internet Archive) i Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.dbg-phykologie.de
  2. Photoorientierung begeißelter Grünalgen. (Memento des Originals vom 25. April 2013 im Internet Archive) i Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.zellbio.nat.uni-erlangen.deForschungsprojekt der Universität Erlangen-Nürnberg mit kurzer Darstellung zum Forschungsstand, abgerufen am 6. April 2011.
  3. Erhard Kühnle: Studium Ionaler Prozesse bei der Phototransduktion der einzelligen Alge Chlamydomonas reinhardtii. Wissenschaftliche Forschungsbeiträge Biologie/Biochemie/Chemie Bd. 47. Verlag Intemann, Prien 1990. ISBN 3-926323-51-5
  4. Robert Edward Lee: Phycology. 5. Aufl., Cambridge University Press, Cambridge 2018, S. 3.
  5. Merchant et al.; Prochnik, SE; Vallon, O; Harris, EH; Karpowicz, SJ; Witman, GB; Terry, A; Salamov, A et al.: The Chlamydomonas Genome Reveals the Evolution of Key Animal and Plant Functions Science 318 (2007): 245–250. PMC 2875087 (freier Volltext)
  6. Homepage des Chlamydomonas-Center, abgerufen am 6. April 2011.
  7. Karin Hollricher: Wasserstoff aus der Alge. In: Laborjournal 04/2010. F+R Internet Agentur, Freiburg, deutsch, abgerufen am 8. April 2011.
  8. Olga Blifernez-Klassen, Viktor Klassen u. a.: Cellulose degradation and assimilation by the unicellular phototrophic eukaryote Chlamydomonas reinhardtii. In: Nature Communications. 3, Artikel: 1214, 2012, doi:10.1038/ncomms2210, Pflanzen fressen Pflanzen auf pflanzenforschung.de, abgerufen am 3. März 2017.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Chlamydomonas reinhardtii – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien