双鞭毛虫门

双鞭毛虫门(Dinoflagellata)过去算作藻类植物的一门,也常视为藻类而称甲藻。目前被分类为囊泡虫的一个门。已发现的物种超过1500种,分布于池塘、湖泊和海洋中。

由于该门的种类有一半为自營,另一半为异營。也有很多物种是混合营养,将光合作用与摄取猎物(吞噬作用和)结合在一起。所以长期以来植物学家与动物学家把该门划入自己的研究领域,分别称为“甲藻”与“双鞭毛虫”。植物学家把它们视作一大类的藻类,命名为PyrrophytaPyrrhophyta,意为“火藻”,其中pyrr(h)os是希腊语的“火”之意,这是根据甲藻的生物发光特性来命名。中文名甲藻是根据其常具外壳的特性来命名的。动物学家把它们视为一大类的鞭毛虫,命名为Dinoflagellata,是旋转(希腊语的 δῖνος dinos)+鞭毛虫(flagellate)之意,这是根据其鞭毛的运动方式来命名。中文或据此直译为“涡鞭毛虫”,或根据鞭毛生长的部位称为“腰鞭毛虫”,或称为“甲鞭藻”以兼顾双方学者。但根据《中国生物物种名录》,在双鞭毛虫门之下设有甲藻纲,表明在大陆的正式说法应为双鞭毛虫

双鞭毛虫(甲藻)具有很高的形态多样性,一般为单细胞、双鞭毛。其染色体未结合组蛋白,首尾相接成环状,具有原核细胞的特征,被称为介核生物(mesokaryto)。由于具有从无囊泡变化为有囊泡的形态,再现其进化历史非常困难。

甲藻作为主要的初级生产者,在水生生物链中承担非常重要的角色。

虫黄藻(zooxanthella)内共生于海洋无脊椎动物,在珊瑚礁生物学中非常重要。其它的双鞭毛虫是无色的原生生物的掠食者,还有一些是寄生生活(例如丝绒病(Oodinium),有害费氏藻(Pfiesteria))。

目前已有约1,555个海生非寄生性双鞭毛虫物种被描述。另外一个估计是共有约2000个物种,其中超过1700个是海洋物种,约220个是淡水物种。

甲藻是主要赤潮种,其中120多种能形成赤潮,60多种为有毒种类。

双鞭毛虫目前已有一些综述。

特征
*生物個体多为单细胞,少数是球胞型或丝状体。
*植物体略成球形,一般是黄绿色或黄褐色。载色体为金褐色,含有叶绿素和多种类胡萝卜素,少数种类无色,腐生或寄生。
*双鞭毛虫类细胞壁主要是由纤维素组成,壁上有花纹,少数种类无细胞壁。多数种类具有纵沟或纵、横沟。因此,甲藻门分为横裂甲藻纲和纵裂甲藻纲。
*主要以细胞分裂和产生孢子进行繁殖。

历史
1753年,双鞭毛虫首次被Henry Baker描述为「使海水发光的微动物」,1773年由Otto Friedrich Müller命名。

1830年代,德国微生物学家C.G. Ehrenberg研究了几种水与浮游生物样本,提出了几个甲藻的「属」,甚至沿用至今,如:PeridiniumProrocentrumDinophysis

分类
大多数甲藻有甲藻核(dinokaryon),被分类为甲藻纲(Dinokaryota),不具有甲藻核的被分类为共甲藻纲(Syndiniales)。

甲藻虽然是真核生物,但它的细胞核并不是典型的真核生物细胞核,因为缺少组蛋白, 核小体且在有丝分裂时保持浓缩染色体。Dodge (1966)称甲藻核为介核(mesokaryotic),即处于细菌与真核细胞的中间状态。但甲藻细胞包含了真核细胞的典型细胞器,如高尔基体,线粒体、叶绿体。

Jakob Schiller (1931–1937)提供了海生与淡水物种的描述。Alain Sournia (1973, 1978, 1982, 1990, 1993)给出了当时的分类。Sournia (1986)给出了海生物种的图示。最新分类由Gomez给出。。顶复门细胞中发现的色素体,提示与甲藻有共同祖先。
甲藻细胞有更常见的胞器如粗面与滑面内质网,高尔基体,线粒体,脂粒与淀粉粒,食物泡。有些甲藻甚至有光敏胞器——眼点或眼斑或更大的带有核仁的核。一种叫做Erythropsidium的甲藻具有最小的眼睛。

某些物种有内部的硅质骨架组成两个星形,其功能未知,但可以从微化石中发现。Tappan给出了甲藻内骨架的一个综述。

内共生
大部分虫黄藻属于甲藻范畴。甲藻与珊瑚虫的关系密切。甲藻内共生于大量的无脊椎动物或者原生生物内部,例如海葵,水母,裸鰓類,有巨型贝壳的砗磲,以及放射虫与有孔虫。许多现存甲藻是寄生的(这里的定义是从猎物的内部吃掉它,即内寄生,或者附着在其猎物身上很长时间,即外寄生)。被寄生的宿主可以是动物或者原生生物。Protoodinium, Crepidoodinium, Piscinoodinium 以及Blastodinium保留了色素体同时寄生于鱼类或浮游动物。

生境
甲藻出现于所有水环境中,包括海洋、盐沼、淡水、包括雪和冰。

营养策略
甲藻包括自养,吞噬,共生、寄生等生活方式。有光合能力的自养甲藻大约占了一半的物种。完全自养的物种是非常罕见的。有些物种是混合营养策略,如Protoperidinium是寄生兼光合作用.

捕食与摄取的机制非常多样。一些甲藻,包括有鞘的(如 Ceratium hirundinella,;与Kofoidinium spp.,),或者通过鞭毛摆动制造的水流或者通过伪足变形,吸引猎物到胞口区域,然后吞噬。Protoperidinium conicum伸出一个大型进食管插入猎物,然后细胞外消化掉猎物。Katodinium (Gymnodinium) fungiforme,常被发现污染了藻类与纤毛虫培养,通过附着在它的猎物上,通过一个可扩展的柄摄入猎物的细胞质。海生甲藻的捕食机制还所知极少,但在Podolampas bipes观察到了伪足扩展。

生命期循环
大多数甲藻具有独特的细胞核,称作甲藻核(dinokaryon),其中染色体附着在核膜上。缺少组蛋白、在分裂间期保持缩聚的螺旋状态,有丝分裂时使用独特的外部的细胞质纺锤体且核膜核仁不消失。这种核曾经被认为是原核生物与真核生物的中间态,所以被称为“介核”(mesokaryotic),但现在认为这是一种高级而不是原始的风格。

大多数甲藻在整个生命期通常是dikaryotic。甲藻通常是单倍体,复制主要通过二分裂,也存在有性复制。两个个体融合为一个合子,经过一个甲藻出孢囊,然后减数分裂形成一个单倍体。

当条件不利时,通常是营养耗尽或者不充分的光照,有些甲藻极大地改变了生命期循环。两个甲藻细胞融合在一起,形成了一个游动合子。然后转入休眠,称为休眠合子。外部形成一个硬壳。当环境允许,则破壳而出,恢复正常形态。

有害的藻类暴发
甲藻有时形成暴发,浓度超过100万个细胞每毫升,释放出大量毒素,形成了红潮, 根据其导致的水的颜色命名。有些无色的甲藻也会暴发,形成毒潮,例如有害费氏藻(Pfiesteria)。有些甲藻暴发并不危险。夜间看到的海水的蓝色闪光是甲藻暴发时,受到扰动时的生物发光。

赤潮对贝类的影响,如蛤蚌毒素(saxitoxin),会造成瘫痪。藻类暴发对生态破坏的研究。

脂类与固醇的制造
甲藻生产特别的脂类与固醇。甲藻制造的一种典型固醇是dinosterol。

生物发光
在夜间,海水可以有闪光,这是由于甲藻的发光.超过18种甲藻能生物发光,多数(包括[https://web.archive.org/web/20150214014827/http://www.mbari.org/staff/conn/botany/dinos/alimon/biolumin.htm Gonyaulax])发出蓝绿光。因此当受到力学刺激—穿、游泳、波浪——海面可以发出蓝色闪光。荧光素-荧光素酶的反应是pH敏感的。

运输
甲藻的外壳可以快速沉入海底作为海洋雪.

进化历史
甲藻化石最早出现于三叠纪中期,同时地球化学标记提示早寒武纪

基因组
最令人吃惊的是甲藻细胞DNA的数量。大多数真核藻类平均包含0.54 pg DNA/细胞, 而甲藻估计DNA的内容为3–250 pg/细胞但DNA再聚集动力学不支持这一理论。

除了不成比例的庞大的基因组,甲藻细胞核在形态、调控、组成上也是独特的。它们的DNA排列非常紧密,以至于其染色体数量目前仍不确定。

甲藻与其近亲,顶複门,具有不寻常的非常精简的线粒体基因组。顶复门细胞的线粒体基因组只有大约6Kb。甲藻基因组经历了很多重组,包括基因组放大、重组合,导致了每个基因或基因片段的多个拷贝或多个组合。失去了标准的停止密码子与cox3的mRNA的转结合部分,大多数基因的大量RNA编辑记录。这种变换的原因未知。

演化史
甲藻主要以甲藻囊體(dinocyst)化石為代表,其地質記錄悠久,在中三疊紀出現頻率最低,而地球化學標記則顯示其在早寒武紀時期就已存在。 一些證據表明,許多古生代和前寒武紀岩石中的甲藻類固醇可能是祖先甲藻(原甲藻)的產物。 從晚三疊世到中侏羅世,甲藻呈現典型的形態輻射。 在晚侏羅世和白堊紀,較現代的形體大量出現。 這種趨勢一直持續到新生代,儘管多樣性有所喪失。 分子系統發育與基於形態學的系統發育學相似。

甲藻進化的早期階段似乎以寄生譜系為主,例如帕金斯氏藻和合線蟲(例如變形蟲和血甲藻)。

参考文献
外部链接
*[http://www.issha.org/ International Society for the Study of Harmful Algae]
*[http://www.obs-vlfr.fr/LOV/aquaparadox/html/ClassicMonographs.php Classic dinoflagellate monographs]
*[http://www.sci.hokudai.ac.jp/~horig/Dinohome/Eng-Doccumentation/Dinophyceae.html Japanese dinoflagellate site]
*[https://web.archive.org/web/20080720134153/http://www.tafi.org.au/zooplankton/imagekey/dinophyta/index.html Noctiluca scintillans - Guide to the Marine Zooplankton of south eastern Australia], [https://web.archive.org/web/20080930064242/http://www.tafi.org.au/ Tasmanian Aquaculture & Fisheries Institute]
*[http://tolweb.org/Dinoflagellates/2445 Tree of Life Dinoflagellates]
*[http://www.dinophyta.org/ Centre of Excellence for Dinophyte Taxonomy CEDiT]
*[http://tolweb.org/Dinoflagellates/2445 Dinoflagellates]
*[http://opinionator.blogs.nytimes.com/2010/01/05/a-tale-of-two-flagella/ "A Tale of Two Flagella"] by Olivia Judson, New York Times, 1/5/2010

评论 (0)

  • 还没有评论,来抢沙发吧。