Chlamydomonas reinhardtii pflanzt sich

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Chlamydomonas reinhardtii pflanzt sich geschlechtlich und ungeschlechtlich fort. Unter
guten Lebensbedingungen verläuft die Fortpflanzung ungeschlechtlich (asexuelle Fortpflanzung; in der Abbildung unten links und rechts): Durch zwei aufeinander folgende mitotische
Teilungen entstehen in einer gemeinsamen Hülle 4 geißellose Zellen, die nach dem Verlassen
der Hülle wieder Geißeln bilden.
Bei Eintritt ungünstiger Lebensbedingungen, beispielsweise Stickstoffmangel, pflanzt sich die
Art geschlechtlich fort (sexuelle Fortpflanzung). Dabei wandeln sich Chlamydomonas-Zellen
in zwei unterschiedliche Typen („+“ und „–“) Gameten (Geschlechtszellen) um, die sich äußerlich nicht unterscheiden. Je ein „+“- und ein „–“-Gamet paaren sich (durch Geißelkontakt) und
ihre Zellen vereinigen sich (Fusion) zu einer unbegeißelten Zygote. Da die ChlamydomonasZellen haploid sind (n), ist die Zygote diploid (2n), besitzt also einen doppelten Chromosomensatz. Aus der Zygote entstehen durch Meiose wieder 4 haploide, begeißelte Zellen (Auskeimen), die sich erneut ungeschlechtlich fortpflanzen. Da bei der Meiose die Anlagen für den
„+“-Typ und den „–“-Typ getrennt werden, entstehen je zur Hälfte Zellen (Klone) beider
Typen (linke und rechte Hälfte des Bilds).
Dass sich Chlamydomonas reinhardtii bei Eintritt ungünstiger Bedingungen geschlechtlich
statt ungeschlechtlich fortpflanzt, entspricht der Vorstellung, dass geschlechtliche Fortpflanzung bei veränderten und verschlechterten Bedingungen von Vorteil ist, weil die dadurch
erhöhte genetische Variabilität der Individuen die Chance auf eine schnelle Anpassung der
Population verbessert.
geschlechtliche Fortpflanzung
ungeschlechtliche Fortpflanzung
Vorteil
bewirkt große genetische Variabilität
der Nachkommen
ermöglicht schnelle, identische
Reproduktion für jedes Individuum
Nachteil
ist durch Bildung der Gameten und die verringert die Fähigkeit zu schneller
Geschlechterfindung zeit- und
Anpassung an veränderte Bedingungen
energieaufwendig
Die Fortpflanzung von Chlamydomonas reinhardtii wechselt zwischen geschlechtlicher und
ungeschlechtlicher Fortpflanzung und die geschlechtliche Fortpflanzung ist mit einem Kernphasenwechsel zwischen haploiden Phasen (vegetative Zellen und Gameten) und der diploiden
Phase der Zygote verbunden. Daher liegt sowohl ein Generationswechsel als auch ein Kernphasenwechsel vor. Da nur die Zygote diploid ist, gehört Chlamydomonas zu den Haplonten.
Innerhalb der Gattung Chlamydomonas kommen drei verschiedene Differenzierungsformen
der Gameten vor:
• Bei Isogamie lassen sich nach äußerer Gestalt und Größe (wohl aber nach dem Paarungsverhalten) keine Unterschiede zwischen den durch Geißeln beweglichen Gameten erkennen, die
sich zur Zygote vereinigen.
• Bei Anisogamie sind die beweglichen Gameten ungleich groß. Es vereinigt sich jeweils ein
kleiner und ein großer Gamet zu einer Zygote.
• Bei der Oogamie vereinigen sind kleine, bewegliche Gameten mit großen unbeweglichen
Gameten.
Die Differenzierung der Gameten wie bei der Oogamie in der Gattung Chlamydomonas entspricht prinzipiell den Verhältnissen bei Vielzellern. Deren kleine, meist bewegliche männliche
Gameten und sehr große, unbewegliche, nährstoffreiche weibliche Gameten sind allerdings
noch weiter gehend in typische Spermien bzw. Eizellen differenziert.
Angewandte Biologie
Reproduktionsbiologie
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Die unterschiedliche Differenzierung der Gameten bei der Oogamie zu hoch spezialisierten
Zelltypen ist möglicherweise eine Anpassung an unterschiedliche Funktionen innerhalb der
geschlechtlichen Fortpflanzung. Die Spermien sind durch ihre Kleinheit besonders beweglich
und erfordern eine geringe Menge Zellsubstanz. Sie können dadurch in großer Menge produziert werden und die Chance einer Befruchtung erhöhen. Die unbeweglichen Eizellen bieten
mit ihrer großen Menge an Cytoplasma und Nährstoffen für das Überleben der Zygote und ihre
Weiterentwicklung besonders gute Voraussetzungen.
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