WYKŁAD 2

W poszukiwaniu optymalnej formy.

Kolonie mogą powstawać w wyniku kolejnych podziałów komórki lub złożonych procesów morfotycznych. W ostatnim przypadku składają się ze ściśle określonej liczby komórek i mają stały kształt (tzw. cenobium).

Wielokomórkowy organizm różni się od kolonii:

• stopniem integracji i specjalizacji komórek

• komórki połączone plasmodesmami

• podział funkcji między komórkami

Siła wyporności równoważy siłę ciążenia, więc wodne fototrofy nie muszą wytwarzać struktur wzmacniających ciało.

Związek między różnorodnością fenotypów a różnorodnością środowiska przedstawia krajobraz adaptacyjny (zakres różnorodności fenotypowej). Każdy organizm jest w jakimś punkcie zmieniającego się krajobrazu. Po mutacji organizm może mieć gorsze (nie przeżyje) lub lepsze cechy.

Konwergencja - wędrówki organizmów w przestrzeni adaptacyjnej na szczyty najlepszych kombinacji cech, np. dwa organizmy wspinają się na ten sam szczyt (upodabniają się do siebie). Przeżywa organizm z najlepszym fenotypem a co za tym idzie genotypem ( najlepszym zestawem genów ).

Wnioski:

• istnieje kilka rozwiązań tego samego problemu ewolucyjnego (kilka szczytów w krajobrazie adaptacyjnym)

• organizmy zwykle wybierają najprostsze a nie najlepsze rozwiązanie (najbliższy a nie najwyższy szczyt)

• im więcej wymiarów (zmiennych) ma przestrzeń adaptacyjna, tym więcej jest różnych szczytów

Wielkość i kształt komórek wpływa na:

• tempo wymiany substancji z otoczeniem (pobierają sole mineralne i CO2 , wydalają zbędny produkt fotosyntezy O2-zabójczy dla metabolizmu komórek glonów)

• komunikacja wewnątrzkomórkowa (najsprawniejsza w komórkach okrągłych - blisko wszędzie; większe rozmiary upośledzają komunikację)

• efektywność pochłaniania światła (im większa powierzchnia, tym więcej energii można uzyskać)

Gdy komórka rośnie, jej objętość wzrasta szybciej niż powierzchnia .Tzn., ze procesy zachodzące w powierzchni muszą uledz zaburzeniu. Rotacje między tempem wymiany a metabolizmem są zakłócone.

Komórka musi ograniczyć wzrost lub zmienić kształt.

P ~ V 2/3 Powierzchnia jest proporcjonalna do objętości podniesionej do potęgi 2/3

powierzchnia

powierzchnia przyrasta wolniej niż

objętość (do potęgi 2/3)

objętość

W skali logarytmicznej:

powierzchnia

objętość

Optymalne kształty:

• dla komórek o małej objętości : kula

• dla komórek o większej objętości: dyskowaty

• dla komórek o jeszcze większej objętości: cygarowaty

• dla komórek o dużej objętości: walec (wydłużony)

Duże komórki glonów muszą zmieniać kształt, żeby efektywnie fotosyntetyzować.

Dla glonów wodnych jest tylko jeden najkorzystniejszy szczyt adaptacyjny - forma niktkowata. Wędrówki po przestrzeni adaptacyjnej do tej formy prowadziły przez formy pustej wewnątrz kuli, pustej wewnątrz rurki oraz dysku.

Reasumując:

Główny szczyt adaptacyjny glonów (organizmów wodnych) to nić.

Mniejsze szczyty adaptacyjne:

a) tarczka np. Pediastrum b) kulka np. Synura c) rękaw np. Hydrodictyon (cenobium)

d) sfera np. Volvox

komórki potomne

plasmodesmy

2

---