КАК ЗИМУЕТ ХЛАМИДОМОНАДА?

Здравствуйте, друзья!
Для вхождения в сегодняшний пост я использовала вопрос о том бывают ли ЗЕЛЕНЫЕ МЕДВЕДИ? 

Тайна зеленых медведей

Вопрос задавала детям, взрослым в социальных сетях и блоге, себе тоже))) 
Были различные версии, сводящиеся к двум форматам: медведь живой и медведь выдуманный. В случае с реальными медведями, пальма первенства была отдана белым медведям и медведям альбиносам со светлой шкурой. Многие версии полны юмора и абсурда. Но мозговой штурм тем и хорош, что ломает стереотипы в мышлении. 

1. Медведи игрушечные. В киндер-сюрпризах точно есть цветные.
2. Медведи, нарисованные и вылепленные в зеленом цвете. Медведи в раскраске. Медведи из пластилина. Сделанные из зеленого камня - малахита, изумруда, нефрита. Из стекла, зеленой пластмассы, зеленых воздушных шариков.
3. Медведи вырезанные силуэтом-окошком. И если отверстие силуэта навести на красный фон, то медведь будет красным, а если на зеленый, то -  зеленый.
4. Медведь вляпался в краску, побелку, прислонился к окрашенному забору.
5.Медведь (белый) упал в зеленку. Медведь упал в напиток тархун.
6. Медведь катался по свежескошенной траве.
7. Медведь порос мхом или водорослями.
8. Медведь вывалился в австралийской пыли и стал красным.
9. Медведь - созвездие.
10. Водяные медведи, так называют тихоходок, а они прозрачны. 
11. Куст, постриженный в форме медведя - зеленый и живой.
12. Мармелад в форме мишек различного цвета.
13. Госпожа медведица - название ночной бабочки, у которой черно-красные или черно-оранжевые крылья.
14. Гора Медведь (Аю-Даг) весной зеленая, а осенью желтая или красная.
15. Можно назвать "Медведь" марку машины, техники, что угодно. Такой медведь может быть любого цвета.
16. Медведь ел ягоду и измарался в ее соке (или в крови жертвы). Например, медведь попал на уборку свеклы)))
17. Сорт подсолнуха "Медвежонок". Ярко желтого цвета.
18. Одеть медведя в костюм любого цвета. 
19. Посмотреть на медведя через цветные стеклышки. Как в сказке про Изумрудный город.
20. Михаил Потапович Зеленый. Фамилия такая, как у Рины Зеленой. А Медведя в сказках называют Михаил Потапович.
21. На лягушку надеть маску медведя.
22. Генно-модифицированный медведь с зеленой шкурой.
23. Осветить медведя зеленой лампой (лампами любого цвета).
24. Медведь сходил в парикмахерскую.
25. Медведь был молодой, неопытный, "зеленый".
26. Медведь пришел в снежный городок, где дети слепили горку в стиле ёлочки, покрасив ее зеленой акварелью и гуашью, и катался с нее. В результате окрасился. Или чесался о снежные фигуры зеленого цвета: лягушку-царевну, дракона, яблоко.
27. У человека дефект зрения, и он видит мир зеленоватым, включая медведей.
28. Медведь заболел.
29.Медведь мутировал.
30. Такое с медведями может быть во снах.
31. Как у фламинго перья, шерсть медведя окрашивается из-за питания рачками. Или из-за питания тонной морковки - у медведя может наступить пожелтение.

Большое спасибо, всем, кто откликнулся и включился в придумывание версий! Очень здорово! Особое спасибо за вклад во внесение интересных версий ученикам Елены Селезневой и Ирины Бурблис.

Чтобы погрузиться в тайну зеленых медведей нам нужен микроскоп.
Верный ответ прозвучал в обсуждении взрослыми одним из первых. Вспомнили про ленивца, в шкуре которого живут водоросли, перенесли на медведей. 

Зеленых медведей впервые наблюдали в южных зоопарках, когда вода в вольерах полярных хищников "зацвела" из-за жары. Мишки купались в зеленеющих водоемах, и водоросли оставались на их шкуре. Из-за зноя мишки постоянно находились в воде, и их шерсть не успевала высыхать. Водоросли не погибали в этих условиях, придавая шерсти экзотические оттенки. 

Очистить шкуру медведям оказалось фактически невозможно! Как думаете, почему?

Строение волоса шерсти медведя.

Этому явлению способствует строение волосков в шкуре медведя. Внутри они полые, а сами бесцветные. Они преломляют свет, и медведь кажется белым. Воздушные полости бесцветных волосков согревают медведя в полярные холода. Но в жарких, несвойственных белым медведям условиях, такое строение волосков сыграло с ними шутку. Коварные водоросли поселились не только снаружи волосков, но и внутри!

Поскольку у водорослей пигменты бывают не только зелеными, но и красными, желтыми, то окраска белого медведя может быть не только зеленой. 

Одна из самых вероятных причин цветения водоемов в зоопарках, и появления зеленых медведей - одноклеточная водоросль хламидомонада. О ней и пойдет сегодняшний рассказ.

ЗАГАДКА О ХЛАМИДОМОНАДЕ
(Автор: Астраханцева О.А.)
Одноклеточная детка,
Как зеленая монетка.
В водоеме цветет,
Но цветка не дает.
Глазком одним глядит,
Усами шевелит.
В прозрачный плащ одета,
Стремится к свету.
Чьи же то секреты?

Строение хламидомонады

Хламидомонаду относят к группе низших растений из отдела зеленых водорослей. Тело хламидомонады считают одноклеточным талломом. (Таллом - тело, не разделенное на ткани и органы). Эта водоросль (как та обезьяна из анекдота, что не смогла выбрать к какой группе относится: к умным или к красивым) занимает спорное положение. Строение ее клетки соответствует отчасти растениям, отчасти животным. 

ПС: В пальчиковом биологическом театре есть ХЛАМИДОМОНАДА, которая играла в спектакле "ЧЕМ РАСТЕНИЯ ОТЛИЧАЮТСЯ ОТ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ ДРУГИХ ЦАРСТВ".

Если бы я захотела зашифровать для вас название хламидомонады, я бы нарисовала единицу в плаще-накидке. Целлюлозно-пектиновая клеточная стенка хламидомонады окружена еще и слизью. Это создает впечатление, будто клетка покрыта чехлом-плащом. В древнегреческой культуре такое одеяние называли хламидой. "Монада" - переводится как "простая единица".

На рисунке - пальчиковая игрушка из фетра из биологического театра

Как и любая живая клетка, хламидомонада имеет биологическую мембрану, которая обеспечивает избирательную проницаемость для веществ, а внутри заполнена органическим киселем - цитоплазмой. В цитоплазме залегает ядро, в котором хранится генетическая информация. Это командный центр клетки.

Две трети от объема хламидомонады занимает один единственный хлоропласт, напоминающий чашу. В нем находятся пигменты - ХЛОРОФИЛЛ, каротиноиды. У СНЕЖНОЙ ХЛАМИДОМОНАДЫ много красных пигментов. 

В центре залегает пиреноид с ферментами, окруженный крахмальными пластинками. Он помогает добывать углерод для фотосинтеза. Единственный хлоропласт водоросли называют:

Отгадайте ребус, чтобы выяснить название хлоропласта водоросли.

В хлоропласте водоросль на свету производит сахар глюкозу для питания. 

В философии монаду наделяют двумя свойствами - стремлением и восприятием, и нашей героине они не чужды. Хламидомонада стремится к свету, передвигаясь в верхние слои воды, с помощью двух жгутиков. А воспринимает свет она с помощью красного глазка или стигмы. Стигма содержит особые световоспринимающие белки родопсины. Это устремление к свету у хламидомонады называют фототаксисом.

Для активного движения нужно много энергии. Энергию производят особые ОРГАНОИДЫ - митохондрии. Мелкие рибосомы создают белки. Кроме того, неподалеку располагается комплекс Гольджи, где происходит упаковка в пузырьки различных органических веществ. 

Рядом находятся две сократительные вакуоли, через которые выводятся излишки воды. Без них хламидомонада лопнула бы, от постоянно поступающей в нее воды. Поскольку разница в концентрации солей в теле хламидомонады выше, чем в окружающей среде, она впитывает воду.

Как зимует хламидомонада?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно разобраться в вопросах размножения хламидомонады.

Дело в том, что основную свою жизнь хламидомонада живет только с половиной генетического набора - в гаплоидном состоянии. Поэтому тип цикла развития хламидомонады называют моногаплобионтный. Впервые жизненный цикл хламидомонады описал ученый Рейнгардт в 1876 году. В честь него назван самый распространенный вид хламидомонад - хламидомонада Рейнгардта.

Когда условия благоприятны, хламидомонада размножается бесполым способом, путем митоза, то есть правильным делением пополам.

Но как только становится все плохо, хламидомонада переходит в режим полового размножения. Вегетативные формы превращаются в гаметы, которые попарно сливаются, образуя зиготу. 

Оказывается, спусковым крючком для перехода на половое размножение является голод - отсутствие в воде азотных веществ. Именно из них хламидомонада берет дополнительный углерод для фотосинтеза.

У хламидомонады изогамный половой процесс. То есть, сливающиеся гаметы, не отличаются друг от друга по виду и размеру.

Сначала образуется четырехжгутиковая зигота, покрытая тонкой оболочкой. Затем ядра сливаются, теряются жгутики, оболочка уплотняется, а зигота опускается на дно и пережидает плохие времена. Только на уровне зиготы хламидомонада имеет двойной набор хромосом (диплоидна).  

Именно на стадии зиготы происходит зимовка хламидомонады. На стадии зиготы хламидомонада переживает и засухи. Развитие хламидомонады приостанавливается, процессы обмена веществ замедляются, а капсула оболочки надежно защищает водоросль от невзгод. 

Когда придет весна, наступят благоприятные условия, в зиготе происходит деление (мейоз), в результате которого формируются вегетативные формы, которые приступают к активному росту и питанию. А затем водоросли делится пополам каждые 6-12 часов.

Мутанты-Х, или мутантные хламидомонады

В природе хламидомонада - важное звено в цепи питания. Её едят мелкие животные, а те, в свою очередь становятся пищей для более крупных. Хламидомонада выделяет кислород, обогащая им воду и атмосферу. Очищает водоемы. Отмирая, образует питательный ил, становится удобрением для почвы. В иле живут многие донные обитатели. 

А еще хламидомонады исключительно важны для науки. Благодаря короткому жизненному циклу и легкости в разведении, они настоящие растительные "лабораторные КРЫСЫ" для ученых. Зеленые крошки помогают понять, как устроен процесс фотосинтеза, а значит, дают знания о том, как повышать урожай растений.

У зеленых водорослей сходный состав пигментов в хроматофоре с высшими растениями. Считается, что зеленые водоросли - предки наземных растений. Хламидомонада - идеальный модельный организм для изучения физиологии и генетики растений.

Чтобы изучать циклы биохимических реакций, генетический контроль за процессом фотосинтеза, ученые подвергают мутациям хламидомонады через воздействие нитрозэтилмочевины, УФ-лучей и гамма-излучения. В результате получают колонии карликовых форм с различными отклонениями: морфологическими и физиологическими. 
Ауксотрофы теряют способность к производству определенных веществ, тогда ученые понимают для чего они были нужны. Отклонениям присуждают буквенные коды. Настоящие мутанты-Х! 
Мутанты А - ацетат зависимые потеряли способность к фотосинтезу, так как нарушился его процесс.

Особый класс составляют пигментные мутанты. 

Мутанты Б - бесцветны, потеряли пигменты, у них нет фотосинтеза.

Мутанты Ж - желтые, у них нет хлорофилла.

Мутанты С имеют недостаток хлорофилла, а мутанты Т - наоборот, избыточны в нем.

Растения без хлорофилла умирают от голода, так как не происходит процесса производства сахара, то есть фотосинтеза.

Но у хламидомонады есть секрет. На свету она питается в процессе фотосинтеза, как ромашка на лугу, а в темноте - потребляет готовые органические вещества, как животное. Такое смешанное питание называют миксотрофным ("миксо" - смесь, а "трофос" - питание). Поэтому все пигментные мутанты у хламидомонады выживают и без фотосинтеза. Лишь бы была питательная среда вокруг на основе уксусной кислоты и ее солей.

Вот такая таинственная и удивительная малютка хламидомонада, которую можно увидеть в капле цветущего пруда.

Список литературы:

1. Ладыгин В.Г. Жизненный цикл, наследование, биогенез, биохимический состав,спектральные свойства и структурно-функциональная организация хлоропластов Chlamydomonas reinhardtii // Вопросы современной альгологии. 2015. № 2 (9). 161 с.
2. Хламидомонада Рейнгардта//https://ru.wikipedia.org/wiki/Хламидомонада_Рейнгардта
3. Мутант хламидомонады — суперпродуцент дзета-каротина//Журнал "Коммерсантъ Наука" №1 от 01.12.2014, стр. 1
4. ТАЙНА КРОВАВЫХ ЛУЖ И АНТАРКТИДА//https://biomagic27.blogspot.com/2019/01/blog-post-tajna-krovavyh-luzh-i-antarktida.html

Если статья была полезной, поделитесь с друзьями! Желаю вам здоровья и радости открытий!