Введение

Род зелёных водорослей, семейство Polyphysaceae

Acetabularia — род зелёных водорослей в семействе Polyphysaceae. Обычно встречается в субтропических водах, ацетабулярия является одноклеточном организмом, но отличается гигантскими размерами и сложной формой, что делает её отличным модельным организмом для изучения клеточной биологии. По форме зрелая ацетабулярия напоминает округлые листья настурции, имеет значительную высоту и состоит из трёх анатомических частей: нижнего ризоида, напоминающего пучок коротких корней; длинного стебля посередине; и верхнего зонтичного образования ветвей, которые могут сливаться в подобие шляпки. В отличие от других гигантских одноклеточных организмов, которые многоядерны, представители этого рода обладают единственным ядром, расположенным в ризоиде, что позволяет клетке полностью регенерировать при удалении шляпки. Шляпки двух ацетабулярий могут быть также пересажены, даже между разными видами. Более того, если от стебля отделить фрагмент без доступа к ядру в ризоиде, этот изолированный фрагмент также способен отрастить новую шляпку. В 1930-х – 1950-х годах Йоахим Хаммерлинг провёл эксперименты, которые показали, что генетическая информация ацетабулярии содержится в ядре. Это было первым доказательством того, что гены кодируются ДНК у эукариот; ранее Освальд Эйвери и другие показали, что это верно для прокариот.

Этимология

Название, Acetabularia, происходит от латинского слова acetabulum, широкой и неглубокой чаши, используемой для обмакивания хлеба; шляпка Acetabularia, обращенная вверх, напоминает такую чашу. По этой причине её иногда называют кубком русалки. В XIX веке то же самое название Acetabularia было предложено Джорджем Эдвардом Масси для рода грибов (ныне Cyphellopus), но это употребление устарело и считается недействительным, так как название, данное водоросли, имеет приоритет.

Анатомия и жизненный цикл

Ацетабулярия, будучи одноклеточным организмом, также является одноядерной. Она состоит из трех основных частей: ризоида – короткого пучка корнеподобных выростов, содержащих ядро и закрепляющих клетку в трещинах субстрата; медианного стебля, составляющего большую часть ее длины; и верхушки, где формируется ее "шапка". Обычно вблизи верхушки располагается несколько мутовок волосовидных выростов. Ацетабулярии – одни из самых крупных одноклеточных организмов, обладающих также необычайно большим ядром. Во время полового размножения ядро подвергается многократному митозу, образуя множество дочерних ядер, заключенных в одну ядерную мембрану. Эти ядра подвергаются мейозу и перемещаются к концам ветвей – спорангиям, где высвобождаются в виде гамет.

Эксперимент Хэммерлинга

Каждая клетка Ацетабулярии состоит из трех сегментов: "ножки" или базального сегмента, содержащего ядро, "стебля" и "колпачка". Хэммерлинг пересаживал колпачки между особями двух видов, A. mediterranea и A. crenulata. У A. mediterranea колпачок гладкий, дисковидной формы, а у A. crenulata – разветвленный, похожий на цветок. После пересадки каждый колпачок постепенно изменялся от своей первоначальной формы к форме, типичной для вида основания, к которому он был прикреплен. Это показало, что ядро контролирует форму колпачка. В другом эксперименте Хэммерлинг ввел ядро одного вида Ацетабулярии в неповрежденную Ацетабулярию другого вида. В результате Ацетабулярия произвела гибридный колпачок, сочетающий признаки обоих видов. Это продемонстрировало, что оба ядра влияют на форму колпачка. Исследования показали, что Ацетабулярия обладает суточными циркадными ритмами. Эти ритмические изменения в дыхательной и фотосинтетической активности сохраняются в постоянных условиях, даже после удаления ядра, что указывает на независимость регуляции ритма от ядра. Однако ядро не является полностью невовлеченным, поскольку оно отвечает за смещение циклов под воздействием внешних факторов. В одном эксперименте ядро из образца, адаптированного к определенному циркадному ритму, было пересажено в растение без ядра, находящееся в ритме, отличавшемся на 12 часов. В течение нескольких дней донорское ядро изменило циркадный ритм реципиента, приведя его в соответствие с ритмом донора.

Торговля аквариумами

Иногда виды ацетабулярии появляются в продаже для аквариумов. Как правило, они считаются более сложными или менее привлекательными макроводорослями для содержания в рифовом аквариуме, аквариуме, предназначенном только для рыб, или в системе FOWLR (Fish Only With Live Rock), поскольку они хрупкие, легко поедаются травоядными рыбами, медленно растут и не обладают такой же высокой способностью поглощать питательные вещества, как виды, используемые в рифовых аквариумных убежищах (например, Chaetomorpha и Caulerpa). Тем не менее, они подходят для аквариумов, предназначенных исключительно для демонстрации макроводорослей, поэтому поставщики макроводорослей часто предлагают виды Acetabularia.