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Mikroskopie – Dr. Ralf Wagner

Sehr 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).


Algen in der Bretagne

Angeschwemmte frische und ältere, an der Oberfläche getrocknete Grünalgen.

Eine dritte Lebensform der Einzeller sind die Grünalgen


Besonders erstaunlich ist bei allen dreien (Amöbe, Euglena, einzellige Grünalge Chlamydomonas) die Vermehrung:


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.


Chlamydomonas Chlamydomonas
Link: Steckbrief Hüllalge

Beispiel für einen Einzeller

Chlamydomonas (Hüllalge)


Vermehrung


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)


Pandorina morum (Maulbeerkugelalge)


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:

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 illinoisensis


Pleodorina californica

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)


Pleodorina californica


Beispiele für erste Mehrzeller

Volvox aureus

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

Wimperkugelalge – Volvox

Bildquelle: Volvox / Wikipedia – Dr. Rolf Wagner

Volvox im Lichtmikroskop

Quelle: YouTube-Video von DelarueBioMedia • hochgeladen am 19.04.2012

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.

Keine Kolonien mehr → echte Mehrzeller mit Gewebeverbänden

Die funktionelle Unterteilung ist weit fortgeschritten:

Sterbliche Vorderkugel
→ 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?


Grünalgen-Entwicklung


Vergleichbare Situation beim Menschen?

→ Nervenzellen

→ 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:


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)

Vom Kopf her tritt der Tod heran; dort hat er seinen legitimen Platz; dort gehört er hin als der Kunstgriff der Natur, gesteigertes Leben zu haben. Er bleibt der Freund, solange er nicht zum Gegenpol übergreifen muss. Erwachen aber bedeutet Opfergang, Verzicht auf kreatürliches Leben. Der neugewonnene Bewusstseinsinhalt erscheint, wo Organisation zurücktritt.

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