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Mikroskopie – Dr. Ralf WagnerSehr schöne lichtmikroskopische Bilder und Filme vieler Grünalgenarten und anderer Mikroorganismen findet man dort.
Grünalgen
Vom Einzeller über die Koloniebildung zum Vielzeller
Allgemeines
Während Amoeben eindeutig dem Tierreich zugeordnet werden (Fehlen von Chloroplasten → heterotrophe Lebensweise), ist Euglena weder dem Tier- noch dem Pflanzenreich eindeutig zuzuordnen → amphitrophe Lebensweise (Chloroplasten und Phagocytose).
Angeschwemmte frische und ältere, an der Oberfläche getrocknete Grünalgen.
Eine dritte Lebensform der Einzeller sind die Grünalgen
- autotroph
- Fotosynthese (Assimilation)
- 90 % im Süßwasser, 10 % Meer
- kommen in nährstoffhaltigen (leicht verschmutzten) Gewässern vor
- dienen höheren Organismen als Nahrung
- Sauerstoffproduzenten für höhere Tiere
- vegetative Vermehrung, aber auch geschlechtliche Vermehrung kommen vor
Besonders erstaunlich ist bei allen dreien (Amöbe, Euglena, einzellige Grünalge Chlamydomonas) die Vermehrung:
- Zelle geht vollständig in Tochterzellen auf
- Die Leiblichkeit ist neu jung geworden.
- Tod tritt nicht ein.
- Man spricht von „potentieller Unsterblichkeit“.
- Das Leben zeugt sich ohne Leichnamsbildung immer weiter fort, solange nicht äußere Umstände den Tod erzwingen.
Besonderheit der Grünalgen: Zellkolonien
Die Grünalgen zeigen Zusammengliederungen von Einzelzellen zu lockeren Verbänden, sogenannten Zellkolonien.
Noch handelt es sich nicht um Gewebe [Zellen gemeinsamer Herkunft, die durch feine Plasmabrücken untereinander verbunden bleiben und sich dadurch in ihren Lebensvorgängen unmittelbar aufeinander abstimmen können]
Vielmehr bleibt jedes Einzelwesen einer solchen Kolonie in allen Funktionen selbständig; vor allem kann es immer noch seinesgleichen zumindest durch einfache Zellteilung hervorbringen.
Die Verbandsbildung zeigt bei den verschiedenen Arten verschiedene Gestalt- und Zahlengesetzmäßigkeiten.
Link: Steckbrief Hüllalge
Beispiel für einen Einzeller
Chlamydomonas (Hüllalge)
- 20 µm
- in Teichwasser lebend
- noch einzellig
- 2 Geißeln
- roter Augenfleck (Stigma)
- feste Zellwand aus Cellulose
- darum schleimige Gallertschicht
- becherförmiger Chloroplast → autotroph → Pflanze
Vermehrung
- Ist bei normaler Ernährung genügend Größenwachstum erfolgt, teilt sich der ganze Leib durch Längsteilung
- durch 2 aufeinanderfolgende Teilungen entstehen 4 Tochterzellen in der Gallerthülle
- Gallerte platzt und gibt 4 neue Tochterlebewesen frei (ohne Rest)
- die Tochterzellen leben eigenständig
- bei ca. 10 % kommt aber auch geschlechtliche Fortpflanzung vor
Chlamydomonas ist eine Gattung einzelliger Grünalgen, die vor allem in Süßwasser und feuchter Erde leben; die Zellen sind meist ellipsoid und 10 bis 20 µm lang. Die frei beweglichen Arten tragen zwei Geißeln, die isokont (gleichlang) sind. Alle Volvocales zeichnen sich durch isokonte Geißeln aus. Einige zu der Kryoflora zählende, also im Schnee der polaren Gebiete und der Gebirge lebende Arten (z.B. Chlamydomonas nivalis) verursachen durch rot gefärbte Zellen den Blutschnee. Die Färbung wird durch verschiedene Sekundärstoffe aus der Gruppe der Carotinoide, unter anderem durch das Astaxanthin (auch unter dem veralteten Namen Haematochrom bekannt) hervorgerufen. Diese Carotinoide werden unter ungünstigen Umweltbedingungen von der Alge zum Schutz produziert, z.B. bei starker UV-Strahlung, welche in großen Höhen vorherrscht oder unter dem durch die Lichtreflexion des Schnees erzeugten starken Licht. Auch Nährstoffmangel begünstigt die Astaxanthinbildung. Carotinoide sind bekannt für ihre Funktion als Antioxidantien und Ozonfänger.
Chlamydomonas gehört zu den vielgenutzten Objekten der pflanzlichen Grundlagenforschung. Besonders interessant sind dabei immer noch die so genannten Kompatibilitätstypen (= Paarungstypen) von isogamen Arten (+ und - Stämme), bei denen man die männlichen und weiblichen Gameten äusserlich nicht voneinander unterscheiden kann. Hervorzuheben ist ebenfalls, dass in der Klasse der Chlorophyceae neben der Isogamie auch Heterogamie und Oogamie vorkommt. C. reinhardtii ist ein Modellorganismus für die Forschung in der Pflanzengenetik.
Chlamydomonas kann sich entweder durch ungeschlechtliche Teilung (Mitose) vermehren oder durch Bildung von Gameten, die zu einer Zygote verschmelzen (Syngamie). Die Zygote durchläuft anschließend eine Meiose und bildet so vier Tochterzellen (geschlechtliche Vermehrung).
Arten
– Chlamydomonas moewusii
– Chlamydomonas nivalis
– Chlamydomonas rheinhardtii
Quelle: Grünalge
aus der Wikipedia. Der Text steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. Eine Liste der Autoren ist verfügbar. |
Gonium sociale
Pandorina morum
Beispiele für Koloniebildung
Gonium sociale (Mosaiktafelalge)
- pro Zelle: 2 Geißeln, ein Augenfleck, 2 kontraktilen Vakuolen, Zellkern, 1 Chloroplast
- ordnet sich in der Fläche zu tafeliger Gestalt an
- alle Geißeln weisen in eine Richtung
→ Oben-Unten-Orientierung - in Gallerthülle verbunden
- in jeder Zelle entsteht durch 2 Teilungen eine neue Kolonie
- durch Zerfall der alten werden neue Kolonien frei
- einzelne Zellen lassen sich auch voneinander trennen und bleiben dann selbständig → keine erkennbare gegenseitige Abhängigkeit!
Pandorina morum (Maulbeerkugelalge)
- 16, selten 32 Zellen
- Kugelform von andeutungsweise ovoider Gestalt
- Geißeln zeigen zwar radial nach außen, aber es entsteht eine Vorderseite durch ausgeprägte Augenflecken an der Vorderseite
- seltenen auch noch in Tafelform
- in Gallerthülle verbunden
Zusammenfassung
In diesen Kolonien sind die Zellen in einer gemeinsam ausgeschiedenen Gallerte eingebettet und in dieser vermag die einzelne Zelle noch immer „alles“ = omnipotent. Jede besitzt wie Chlamydomonas und auch wie bei allen weiteren zu besprechenden Formen:
- zwei beweglich schlagende Geißeln
- einen becherförmigen, chlorophyllhaltigen Chloroplasten
- einen rubinrot leuchtenden Augenfleck
- die üblichen Zellanteile wie Plasma und Kern
Jede dieser Zellen hat die pflanzliche Eigenschaft der Fotosynthese und die tierhaften Eigenschaften der Sinneswahrnehmung und der Eigenbewegung noch ausgeglichen in sich vereinigt Werden aber dennoch den Pflanzen zugeordnet
→ autotrophe Lebensweise mit Fotosynthese ist entscheidend
Und jede Einzelzelle ist noch omnipotent innerhalb ihrer Art; dumpfe totale Vitalität ist ihr eigen (vgl. „vegetieren“)
Pleodorina illinoisensis
Pleodorina californica
Beispiele für beginnende Differenzierung innerhalb der Kolonie
Von Pandorina über Eudorina bis Pleodorina deutet sich eine polare Differenzierung in der Schwimmrichtung an → Augenfleckgröße, Zellgröße, Fortpflanzungsfähigkeit
Pleodorina illinoisensis (Amerikanische Kugelalge)
- 100 µm
- 32er-Hohlkugel mit ellipsoider Streckung
- vier Zellen auffällig klein, am Vorderpol gelegen: besonders große Augenflecken → gesteigerte Lichtwahrnehmung
- haben aber jegliche weitere Teilungsfähigkeit eingebüßt
- gehen zugrunde, wenn sich die Kolonie in ihre Tochterkolonie auflöst → ein Todespol wird gebildet.
Pleodorina californica
- 128 Zellen
- die Hälfte, 64 Zellen bilden den selbstgeregelten Todesprozess, d. h. sie haben ebenfalls ihre Teilungsfähigkeit verloren → Todespol
- Zellen sind kleiner und nur am vordersten Pol mit Augenflecken versehen
Beispiele für erste Mehrzeller
Volvox aureus
Volvox (einheimische Wimperkugelalge)
Sich kugelnd und drehend schrauben sie sich leuchtend grün dem Licht entgegen und können in nährstoffreichen Gewässern bei Massenentfaltung im Sommer die grüne Wasserblüte erzeugen.
Volvox aureus
- 200 bis 4400 Zellen
- 0,5 mm
- große Gallerthohlkugel
- jede Einzelzelle ist durch Plasmabrücken (Plasmodesmen) mit den Nachbarzellen verbunden
- je 2 Geißeln nach außen gerichtet
Bildquelle: Volvox / Wikipedia – Dr. Rolf Wagner
Quelle: YouTube-Video von Bresser
Alle Geißeln einer Kugel schlagen koordiniert im Gleichklang:
Während bei allen vorher besprochenen Verwandten die Abstimmung der Geißeln in der Kolonie vermittels der äußeren Wasserbewegung zwischen ihnen stattfindet, sind bei Volvox alle Zellen durch Plasmabrücken miteinander verbunden, die die Koordination eigenlebendig herstellen.
Die funktionelle Unterteilung ist weit fortgeschritten:
→ sensitive, somatische Hemisphäre
Potentiell unsterblich verbleibende hintere Halbkugel = „Keimbahnzellen“
→ generative Hemisphäre
Wenige der hinteren Zellen werden durch zusätzliche vegetative Teilungen oder geschlechtliche Differenzierung mit ihren Tochterzellen in die nächste Generation übergehen.
Diese wenigen, etwas größeren, ihre ungebrochene Vitalität gleichsam zur Schau tragenden Zellen übernehmen die Vermehrung.
Das Entscheidende:
Die vorderen Zellen haben ihre Bewusstseinsleistung gesteigert
→ die Zellen mit großen Augenflecken (am Vorderpol 6 bis 8-mal größer als am generativen Pol) sind lichtempfindlicher als die übrigen!
Sie bilden, nicht nur im Sinne der Bewegungsrichtung, den „Kopfpol“.
Volvox (von lat. volvere: wälzen, rollen) ist der Name einer Gattung von Grünalgen, die im Süßwasser leben. Diese Algen sind keine echten Vielzeller, sondern werden als so genannte Pseudovielzeller bzw. Kolonialindividuen angesehen, da sie nur aus zwei Zelltypen (somatische Zellen und Keimzellen) bestehen. Um die Kriterien eines Vielzellers zu erfüllen, müssten die somatischen Zellen in unterschiedliche Zelltypen differenziert sein.
Die kleineren somatischen Zellen dienen der Fortbewegung der Kugel, der Fotosynthese und der Produktion der extrazellulären Matrix. Diese somatischen Zellen sterben nach der Vermehrung einer Volvoxkolonie ab. Die größeren Gonidien bilden die neue Generation an Volvox-Kugeln. Die einzelnen Zellen sind auf der Oberfläche einer Kugel angeordnet. Diese Kugel ist nicht – wie vielfach angenommen – hohl, sondern von Glycoproteinen gefüllt, die eine komplexe Struktur bilden (extrazelluläre Matrix). Benachbarte Zellen sind bei einigen Volvox-Arten untereinander durch Plasmabrücken verbunden. Insgesamt bilden hunderte bis tausende Zellen eine Hohlkugel.
Zwar besitzen alle Zellen zwei Geißeln, einen Chloroplasten und einen Augenfleck. Dieser ist bei den Zellen des Vorderpols jedoch größer als bei den Zellen des Hinterpols. Durch koordinierten Geißelschlag schwimmt Volvox mit dem vegetativen Pol voran.
Zur Fortpflanzung sind nur die Gonidien befähigt. Die Fortpflanzung kann sowohl geschlechtlich als auch ungeschlechtlich ablaufen. Innerhalb der Gattung Volvox gibt es sowohl monözische als auch diözische Arten.
Bei der am besten untersuchten Art Volvox carteri kann die geschlechtliche Fortpflanzung durch einen Hitzeschock bei ca. 40°C ausgelöst werden. Zur geschlechtlichen Fortpflanzung werden große Eier und kleine Spermatozoiden gebildet.
Bei ungeschlechtlicher Fortpflanzung geht aus einer vegetativen Zelle (Gonidium) durch mehrfache Zellteilung eine Tochterkolonie im Inneren der Hohlkugel hervor. Das Gonidium teilt sich mehrfach und der entstehende Zellverband schließt sich später zur Hohlkugel (Inversion). Das Innere der Mutter enthält in der Regel mehrere Tochterkolonien, die erst freigesetzt werden, wenn die Mutterkolonie aufreißt. Die Mutterkugel schließt sich nicht mehr und stirbt ab.
Da bei der Vermehrung die somatischen Zellen absterben, kann man dies als ein frühes Beispiel einer höheren Differenzierung ansehen: Indem kontrolliert ein Teil des Zellverbandes abstirbt, entstehen durch programmierten Zelltod gleichsam „Leichen“. Volvox selbst steht aber an einem Seitenzweig der Grünalgenevolution, der nichts mit der Entstehung der höheren Pflanzen zu tun hat. Höhere Pflanzen sind nicht aus Volvox ähnlichen Vorfahren entstanden.
Bedeutung des Absterbevorgangs
Grünalgen
Ursprünglich sind alle Zellen der Grünalgen omnipotent, d. h. sie können alle Funktionen des Organismus übernehmen, insbesondere sind sie teilungsfähig, also potentiell unsterblich → dumpfe totale Vitalität.
Vergleichbare Situation beim Menschen?
Zellen mit hoher Vitalität, hoher Regenerationsfähigkeit?
- Knochenmarkzellen
- Blutzellen
- Dünndarmschleimhaut
- Hautzellen
Grünalgen-Entwicklung
- wenige Zellen werden leistungsfähiger in Bezug auf die Sinneswahrnehmung
- größere Pigmentflecken (größere, kräftigere Geißeln?) → Differenzierung und Spezialisierung
- das geht auf Kosten der Regenerationsfähigkeit
- Zellen verlieren ihre Teilungsfähigkeit
- bei Volvox sind nur noch wenige Zellen teilungsfähig
Vergleichbare Situation beim Menschen?
→ Nervenzellen
- sind nicht mehr teilungsfähig
- können sich selbst nicht ernähren, haben Hilfszellen dazu
- hoch spezialisiert und hoch differenziert
→ Todesprozess
Zentrales Nervensystem → Kopf ist Todespol
Aber: der Gewinn ist die Entwicklung von Bewusstsein erst dadurch, dass sich der Mensch kosmischen Lebensstrom absetzt - sterblich wird - kann er ein selbstbewusstes Wesen werden. Je mehr ein Organismus an Todeskräften in sich aufgenommen hat, desto heller wird auch sein Bewusstsein
Jegliche Wahrnehmungs- bzw. Bewusstseinsleistung wird mit dem Verlust an Vitalität erkauft. Der Todes- und der Vitalitätspol, der im Menschen durch Kopf und Leib repräsentiert wird ist schon bei so einem niedrig entwickeltem Organismus wie Volvox deutlich ausgeprägt:
Volvox
Die totale Vitalität bzw. Fortpflanzungsfähigkeit ist auf wenige Zellen in der generativen Hemisphäre beschränkt.
Entsprechung beim Mensch?
→ Keimzellen (auch nur wenige Zellen im Gesamtorganismus)
Lebenskräfte werden umso stärker gehemmt, desto höher ein Tier entwickelt ist:
- in der Mitte auseinandergetrennter Regenwurm kann sich vollständig regenerieren
- Frosch kann ein abgetrenntes Bein wieder nachbilden
- Säugetiere haben diese Fähigkeiten weitgehend verloren
- dennoch haben sie noch eine weitaus höhere Wundheilungsfähigkeit als der Mensch
Beim Mensch sind die Lebenskräfte am meisten zurückgedrängt zugunsten eines geistig-seelischen Ich-Bewusstseins.
Man kann sagen: Je reicher und differenzierter, je asymmetrischer und vertrockneter eine Zelle erscheint, desto mehr hat der Tod in ihr Gestalt angenommen.
Je mehr sich eine Zelle der sphärischen Tropfenform nähert, desto stärker wirkt auch das Leben in ihr.
Lebensstrom | Todesstrom |
Keimbahn | Soma |
Regeneration | Sinneswahrnehmung |
Schlaf | Wachheit |
Unbewusstheit | Bewusstsein |
Lebenspol | Todespol (Kopf) |
generative Hemisphäre | sensitive Hemisphäre |
Soma | Summe aller sterblichen Zellen (sterblicher Körper) |
Keimbahn | Zellen, die Leben von Generation zu Generation weitergeben onmipotente Zellen Keimzellen |
Märchen vom Gvatter Tod (Gebrüder Grimm)
Quelle:
Zickwolff, Gunther: Leben und Bewusstsein. Die Bedeutung der Absterbevorgänge im Organismus.
Im Buch: „Goetheanistische Naturwissenschaft Bd.1, Allgemeine Biologie“, W. Schad (Hrsg.), Stuttgart 1982, 141 S. (FG), ISBN: 3-7725-0736-0