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 à Powierzchnia jest proporcjonalna do objętości podniesionej do potęgi 2/3
powierzchnia
powierzchnia przyrasta wolniej niż
objętość (do potęgi 2/3)
objętość
W skali logarytmicznej:
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
ephedra