De chlorophitic zijn een soort algen en een van de componenten van de lijn viridiplantae, samen met landplanten. Deze groene algen zijn een diverse groep organismen die aanwezig zijn in aquatische habitats en soms in terrestrische habitats.
Deze organismen spelen al honderden miljoenen jaren een sleutelrol in ecosystemen. Aangenomen wordt dat de evolutie van landplanten is ontstaan uit een voorouder van het chlorofyt-type. Dit was een belangrijke gebeurtenis in de evolutie van het leven op aarde, die leidde tot een drastische verandering in de omgeving van de planeet, waardoor de volledige ontwikkeling van terrestrische ecosystemen werd geïnitieerd.
Groene algen op een rots op het strand in Corfu. Door Kritzolina
De meest geaccepteerde theorie over het verschijnen van chlorofyten is momenteel de endosymbiotische. Deze theorie verdedigt dat een heterotroof organisme een cyanobacterie heeft gevangen, waarmee het stabiel was geïntegreerd.
Groene algen hebben kenmerken die vergelijkbaar zijn met landplanten, zoals chloroplasten met dubbele membraan, met gelamineerde thylakoïden die chlorofyl a en b bevatten, samen met andere aanvullende pigmenten zoals carotenen en xanthofylen.
kenmerken
Deze groep groene algen vertoont een duidelijke variatie in morfologie, die de ecologische en evolutionaire kenmerken weerspiegelt van de habitat waar ze zijn ontstaan. De morfologische diversiteit varieert van de kleinste vrijlevende eukaryoot, Ostreococcus tauri, tot verschillende meercellige levensvormen.
Chlorofyten zijn organismen die verschillende cellulaire kenmerken delen met landplanten. Deze organismen hebben chloroplasten omsloten door een dubbel membraan, met gelamineerde thylakoïden.
Chloroplasten van chlorofyten hebben over het algemeen een structuur in hun stroma die pyrenoïde wordt genoemd. De pyrenoïde is een eiwitmassa, rijk aan het enzym Ribulose-1,5-bisfosfaat-carboxylase-oxygenase (RuBisCO), dat verantwoordelijk is voor de fixatie van CO 2 .
De meeste chlorofyten hebben een stevige celwand met een matrix die is opgebouwd uit cellulosevezels. Flagellaatcellen hebben een paar flagellen die qua structuur vergelijkbaar zijn, maar die qua lengte kunnen verschillen. De flagellaire overgangszone (gebied tussen het flagellum en het basale lichaam) wordt typisch gekenmerkt door een negenpuntige stervorm.
Habitat en verspreiding
Chlorofyten zijn meestal overvloedig aanwezig in zoetwateromgevingen, waaronder meren, vijvers, beken en wetlands. Op deze plaatsen kunnen ze hinderlijk worden bij nutriëntenverontreiniging.
In mariene omgevingen zijn slechts twee groepen chlorofyten gevonden. Mariene groene algen (Ulvophyceae) zijn rijk aan kusthabitats. Sommige zeegroene algen (voornamelijk Ulva) kunnen uitgebreide drijvende kustbloei vormen, die "groene vloed" wordt genoemd. Andere soorten, zoals Caulerpa en Codium, zijn berucht om hun invasieve karakter.
Sommige groepen chlorofyten, bijvoorbeeld de Trentepohliales, zijn uitsluitend aards en worden nooit in aquatische omgevingen aangetroffen.
Caulerpa geminata Harv. Auckland Museum
Sommige geslachten van chlorofyten kunnen worden gevonden in symbiose met een breed scala aan eukaryoten, waaronder schimmels, korstmossen, ciliaten, foraminiferen, cnidarians, weekdieren (naaktslakken en reuzenschelpen) en gewervelde dieren.
Anderen zijn geëvolueerd om een obligate heterotrofe levensstijl te hebben als parasieten of vrijlevende soorten. De groene alg Prototheca groeit bijvoorbeeld in rioolwater en bodem en kan infecties veroorzaken bij mens en dier, bekend als protothecose.
Voeding
Zoals hierboven vermeld, zijn chlorofyten autotrofe organismen, wat betekent dat ze in staat zijn om hun eigen voedsel te maken. Deze eigenaardigheid wordt gedeeld met terrestrische planten, en ze bereiken dit door middel van een biochemisch proces dat fotosynthese wordt genoemd.
Ten eerste wordt zonne-energie opgevangen door een groep pigmenten (chlorofyl a en b), om later via een reeks oxidatiereductiereacties te worden omgezet in chemische energie.
Dit proces wordt uitgevoerd in het thylakoïdmembraan (in de chloroplasten), dat is ingebed in het eiwitcomplex dat verantwoordelijk is voor het omzetten van lichtenergie in chemische energie.
Het licht wordt eerst opgevangen door de pigmenten in het antennecomplex, dat de energie naar chlorofyl a leidt, dat verantwoordelijk is voor het leveren van de fotochemische energie, in de vorm van elektronen, aan de rest van het systeem. Dit leidt tot de productie van moleculen met een hoog energiepotentieel zoals ATP en NADPH.
Vervolgens worden ATP en NADPH gebruikt in de Calvin-cyclus, waarin het enzym Ribulose-1,5-bisfosfaat-carboxylase-oxygenase (RuBisCO) verantwoordelijk is voor het omzetten van atmosferisch CO 2 in koolhydraten. In feite, dankzij de studie van een chlorofyt, Chlorella, werd de Calvin-cyclus voor het eerst opgehelderd.
Reproductie
Eencellige chlorofyten planten zich ongeslachtelijk voort door binaire splitsing, terwijl draadvormige en koloniale soorten zich kunnen voortplanten door fragmentatie van het algenlichaam.
Seksueel kunnen ze worden gereproduceerd door hologamie, die optreedt wanneer de hele alg als een gameet functioneert en versmelt met een andere gelijke. Dit kan voorkomen bij eencellige algen.
Vervoeging is ondertussen een andere veel voorkomende manier van seksuele voortplanting bij draadvormige soorten, waarbij de ene alg als donor (mannelijk) en een ander als ontvanger (vrouwelijk) functioneert.
De overdracht van cellulaire inhoud wordt uitgevoerd door middel van een brug die een conjugatiebuis wordt genoemd. Dit produceert een zygospore, die lang inactief kan blijven.
Een ander type seksuele voortplanting is planogamie, dat bestaat uit de productie van mobiele gameten, zowel mannelijk als vrouwelijk. Ten slotte is oogamy een soort seksuele voortplanting die bestaat uit het verschijnen van een onbeweeglijke vrouwelijke gameet die wordt bevrucht door een mobiele mannelijke gameet.
Toepassingen
Chlorofyten zijn fotosynthetische organismen die in staat zijn om talrijke bioactieve componenten te produceren die voor commercieel gebruik kunnen worden gebruikt.
Het potentieel van fotosynthese uitgevoerd door microalgen bij de productie van componenten met een hoge economische waarde of voor energieverbruik wordt algemeen erkend, vanwege de efficiëntie in het gebruik van zonlicht in vergelijking met hogere planten.
Chlorofyten kunnen worden gebruikt om een breed scala aan metabolieten te produceren, zoals eiwitten, lipiden, koolhydraten, carotenoïden of vitamines voor de gezondheid, voeding, voedseladditieven en cosmetica.
De zoetwaterchlorofyt Haematococcus pluvialis. Wiedehopf20
Het gebruik van chlorofyten door mensen dateert van 2000 jaar. Biotechnologie met betrekking tot chlorofyten begon zich echter echt te ontwikkelen in het midden van de vorige eeuw.
Tegenwoordig variëren de commerciële toepassingen van deze groene algen van gebruik als voedingssupplement tot de productie van geconcentreerd diervoeder.
Referenties
- Round, FE, 1963. The taxonomy of the Chlorophyta, British Phycological Bulletin, 2: 4, 224-235, DOI: 10.1080 / 00071616300650061
- Eonseon, J., Lee, CG, Pelle, JE, 2006. Secundaire carotenoïde-accumulatie in Haematococcus (Chlorophyceae): biosynthese, regulatie en biotechnologie. Journal of Microbiology and biotechnology, 16 (6): 821-831
- Fang, L., Leliaert, F., Zhang, ZH, Penny, D., Zhong, BJ, 2017. Evolutie van de Chlorophyta: inzichten uit chloroplast fylogenomische analyses. Journal of Systematics and Evolution, 55 (4): 322-332
- Leliaert, F., Smith, DR, Moreau, H., Herron, MD, Verbruggen, H., Delwiche, CF, De Clerck, O., 2012. Fylogenie en moleculaire evolutie van de groene algen. Kritische recensies in plantenwetenschap, 31: 1-46
- Priyadarshani, I., Rath, B., 2012. Commerciële en industriële toepassingen van microalgen - Een overzicht. Journal Algen Biomass Utilization, 3 (4): 89-100