Морфологическая адаптация центрической диатомовой Minidiscus comicus к крошечному размеру

Антон Лях — Sat, 02 Jan 2021 23:01:03 +0300

Некоторые биологические публикации достойны краткого пересказа. Вот одна из таких статей. Она рассказывает, как один из видов диатомовых водорослей меняет геометрию панциря, чтобы выжить при крошеных размерах.

***

Jewson D., Kuwata A., Cros L., Fortuno J.-M., Estrada M. (2016) Morphological adaptation to small size in the marine diatom Minidiscus comicus. Scientia Marina. 80 (S1): 89-96.

***

Объект исследования: центрическая диатомовая водоросль Minidiscus comicus.

Minidiscus comicus с римопортулой и фултопортулами. Переделка рис. 1 А, Б из [Jewson et al., 2016]

Minidiscus comicus относится к группе самых маленьких диатомовых. Его диаметр панциря меняется от 1,9 до 6 мкм.

Исходные положения.

Подавляющее большинство диатомовых после многократных делений становится меньше.
Уменьшение размеров приводит к закономерному уменьшению внутреннего объема панциря.
Существует некоторый критический минимальный объем, после которого одноклеточные организмы существовать не могут.
Если считать, что панцирь Minidiscus comicus имеет форму круглого цилиндра (как на рисунке), то при минимальных значениях диаметра (менее 3 мкм), объем панциря станет критическим. Но организмы живут при таких маленьких размерах. Значит они каким-то образом адаптируются.

Задача: выяснить, что происходит с морфологией панциря панциря Minidiscus comicus при уменьшении диаметра панциря.

Размерный спектр Minidiscus comicus из западной части Средиземного моря. Пунктирная линия соответствует значению диаметра, ниже которого клетки образуют ауксоспоры и восстанавливают первоначальный крупный размер. Переделка рис. 5 из [Jewson et al., 2016]

Результаты

Диаметр панциря Minidiscus comicus действительно уменьшается после многократных делений.
Однако, уменьшение диаметра приводит к изменению формы панциря: круглый цилиндр с плоскими створками → круглый цилиндр с выпуклыми створками → шар.

Адаптация формы панциря Minidiscus comicus к уменьшению диаметра панциря. Размерные отрезки соответствуют 1 мкм. Компиляция рис. 1, 3 и 4 из [Jewson et al., 2016]

Трансформация цилиндрического панциря в шарообразный позволяет избежать двукратного уменьшения объема панциря и сохранить достаточный для жизни внутренний объем панциря при крохотном диаметре.

Вычисленные объемы панциря Minidiscus comicus стремятся к объему шара, когда диаметр стремиться к двум микрометрам. Рис. 5 из [Jewson et al., 2016]

Авторы не выяснили

Какие еще виды диатомовых демонстрируют подобную морфологическую адаптацию.
Каким образом плоские створки становятся выпуклыми.

***

В целом — это прекрасный пример хорошо выполненной работы. Советую использовать в качестве образца.

С Новым годом.

Математик среди биологов: заметки с тегом морфологическая адаптация

Морфологическая адаптация центрической диатомовой Minidiscus comicus к крошечному размеру