テトラセルミス
藻類の属

テトラセルミス
テトラセルミス・スエシカ
科学的分類 この分類を編集する
王国： 植物界
分割： 緑藻類
クラス： 緑樹藻類
注文： クロロデンドレラ目
家族： クロロデンドラセ科
属: テトラセルミス
・F・スタイン、1878 [1]
タイプ種
テトラセルミス・コルディフォルミス
（HJカーター）F.スタイン[1]
種

本文参照

同義語
  • プラティモナス G.S.ウェスト、1916 [2]

テトラセルミス（Tetraselmis）は植物プランクトンの属である。テトラセルミスは緑藻類の属で、緑色の葉緑体、 4本の鞭毛を持つ細胞体、葉緑体内のピレノイドの存在、鱗でできた莢膜壁を特徴とする。 [3] [4]この属の種は、世界中の海洋と淡水生態系の両方に生息している。生息範囲は、光合成を行う性質上、主に水深によって制限される。 [3]そのため、十分な栄養塩と光があれば、純光合成活動に十分な光が供給され、多様な水環境に生息する。テトラセルミス属の種は、研究と産業の両方で有用であることが証明されている。テトラセルミス属の種は、プランクトンの成長率を理解するために研究されており、最近では、群体性種を用いて多細胞性の進化を理解する研究が行われている。 [3] [5]さらに、多くの種は、脂質含有量が多いことから、現在バイオ燃料としての利用が検討されている。 [6]

歴史

この属名は1878年にF.フォン・シュタインによってドイツの科学界に初めて提示されました。[7]テトラセルミス属は、主に科学者の分類を助けるより進歩した研究技術（電子顕微鏡など）のおかげで、いくつかの分類上の変更を経てきました。[3]

場所と生態系

テトラセルミス属の種は海洋生態系と淡水生態系の両方に見られ、底生生物およびプランクトン食物網において一次生産者としてニッチを占めています。 [3]テトラセルミス属は世界中の多くの海域に生息しており、生息範囲の主な要因は光の利用可能性です。光は細胞を水柱の光合成層に限定します。水生生態系の一次生産者は主に単細胞の光合成プランクトンであり、テトラセルミス属もこれに含まれます。プランクトン性光合成独立栄養生物は、第一栄養段階を形成するため、水生食物網の重要な構成要素です。テトラセルミス属の種のほとんどは自由生活性ですが、一部の種は動物に共生しています。 [3]海洋生物はしばしば急速かつ高密度に増殖し、海岸線や湾岸でプランクトンブルームを引き起こします。 [3] テトラセルミス属は、プランクトンの成長速度動態を研究し理解する上で特に重要な属です。[3]

細胞形態

テトラセルミス属の種は、細胞の大きさと形状が非常に多様です。細胞は円形、卵形、楕円形、扁平形、圧縮形、またはこれらの形状を組み合わせたもので、辺​​の長さは3.5～25μmの範囲で変化します。[8] テトラセルミス細胞は、等長の4本の鞭毛を持ち、先端付近の窪みから突出します。ほとんどの種では、鞭毛は対になって突出し、互いに離れて突き出ています。一般的に、個々の細胞は長時間直線的に移動した後、停止することなく急速に方向転換し、その際に鞭毛が水性環境中での移動に必要な力を生み出します。[3]テトラセルミス属の鞭毛と細胞体の一般的な特徴については、図1を参照してください。

藻類には、通常 4 つの前葉のある単一の大きな葉緑体があり、これが細胞質区画の大部分を占める。葉が縮小しているかまったくない種もあれば、発達した後葉を持つ種もある。他の緑藻系統と同様に、葉緑体内のチラコイドとラメラの数やパターンは決まっていない。葉緑体には、デンプン殻に囲まれた 1 つのピレノイドと 1 つの眼点が含まれる。ピレノイドは通常、細胞内の中心にあるが、柱頭の位置は種によって大きく異なり、細胞の大きさや形状による。柱頭は、葉緑体膜と平行な 1 つのチラコイドで分離された 2 つの脂質顆粒層で構成される。柱頭は、細胞が光を感知して水柱内での方向を決めるために使用される色素顆粒の集まりである。ピレノイドと柱頭は、種の中での信頼性が高く固有の位置にあるため、分類に使用することができます。[3]葉緑体、柱頭、ピレノイド、鞭毛窪みの位置を視覚的に表したものについては、図1を参照してください。

細胞の核は、葉緑体の前葉の間にピレノイドと平行に位置し、一部の種では前核葉が発達している。核は中央に位置し、鞭毛窪みおよびピレノイドと平行している。また、一部の種の核では凝縮したクロマチンが見られる。[3]細胞内の核の位置については、図 1 を参照。テトラセルミス属のゴルジ体は、通常 2～4 個のゴルジ体を有するが、種によっては 8 個以上を有することもある。これは種の分類に役立つ信頼性の高い特徴である。ゴルジ体は葉緑体と基底小体の間にあり、シスゴルジ体は葉緑体に面し、トランスゴルジ体は基底小体に面している。ミトコンドリアは細胞質全体にランダムに分散している。細胞質には、脂肪滴、液胞、リソソームなどの追加の細胞小器官や高分子が含まれている可能性があります。 [3]さらに、テトラセルミスが生産するデンプンは、陸上植物が生産するものと同じです。

ほとんどの種の莢膜は細胞体をしっかりと囲んでいますが、細胞の形状が不規則なため分離することがあります。莢膜は通常滑らかですが、一部の種では細胞頂点近くで垂直に交差する明確な折り目が発達しており、細胞が4つの縦断面に分割されているように見えます。一部の種では、細胞後部がねじれており、これが莢膜壁に反映されています。莢膜の唯一の穿孔は鞭毛が出現する部分で、頂点陥没と呼ばれています。孔は長いスリットで、莢膜の延長部がそれを縁取り、上方に伸びて鞭毛基部を保護しています。鞭毛を失った細胞では、莢膜の延長部がスリットを覆うまで成長しますが、融合しません。テトラセルミスの非運動性細胞には、莢膜区画内に残る鞭毛の切り株があります。さらに、多くの種は鞭毛基部近くの細胞壁に固定された太い巻き毛を持っています。毛は鞭毛毛に似た横紋と螺旋模様を呈するが、鞭毛毛よりも太く長い。鱗片の形成は前期に始まり、細胞質分裂の完了後速やかに鱗片は細胞膜上に移動され、2つの娘細胞が分離する。鱗片の融合は体外で起こり、後端付近から始まり、鞭毛スリットが最後に形成される前端まで前方に伸びる。[3]

鞭毛

各細胞は4本の等しい長さの鞭毛を持ち、鞭毛の長さは細胞の長さよりも短い。鞭毛は頂端の窪みから対になって出現し、細胞の長辺と平行に反対方向を向いている。深い窪みから出現するため、鞭毛が生み出せる機械力は制限されている。窪みのない鞭毛挿入部を持つ他の系統では、鞭毛基部が幾何学的に制限されていないため、より大きな鞭毛力を生み出すことができる。テトラセルミス属の鞭毛は太く、粘液質で覆われ、先端は鈍角である。鞭毛はまた、細胞外面に緩く付着した鞭毛毛で覆われており、鞭毛には2層の鱗片があり、横縞模様となっている。[3]鱗片と毛を含む鞭毛の詳細な図については、図3を参照のこと。内層はコンパクトで鞭毛を密に覆っており、毛細胞はパターン形成によって覆われていない膜の小さな部分を介して細胞膜に付着している。外側の鱗層は小さな円形の鱗でできており、主に内側の鱗で覆われていない裸の膜を覆うために使用されます。内側の鱗は外側の鱗よりも大きく、通常は五角形または正方形の形に似ています。[3]鞭毛鱗の一般化された図については、図 1 を参照してください。鞭毛毛には明確な構造要素の順序があり、近位フィラメントが鞭毛と細胞表面を接続し、これに続いて管状の軸、次に軸が変化する遷移領域、線状の球状サブユニットのストレッチが続き、毛は遠位フィラメントで終わります。[3]遠位フィラメントと遷移領域は、特定の種によって生成されない唯一の要素です。鞭毛毛は、種に応じて 2 から 44 サブユニットの間で変化する固定数の遠位サブユニット繰り返しを持っています。したがって、鞭毛毛は種の比較と分類に適した形態学的ツールです。図 1 には、鞭毛の図にこれらの毛が含まれています。種は鞭毛を用いて軸に沿って回転しながら直線的に移動し、長距離を一方向に移動した後、停止することなく瞬時に急激に方向転換します。一部の種はこの移動パターンとは異なり、より柔軟で構造化されていない動きをします。[3]

ライフサイクル

テトラセルミス属の種には、鞭毛期、栄養期（非運動性）、嚢子期の3つのライフステージがあります。栄養期（非運動性）は、ほとんどの種の主要なライフステージです。鞭毛期と栄養期の唯一の構造的違いは、莢膜壁の鱗片層の数です。鞭毛期には鱗片層が1層しかありませんが、栄養期には2層以上あります。嚢子期の細胞は鞭毛を失い、無鞭毛状態と呼ばれ、保護のために厚い莢膜を形成します。[3]テトラセルミス属の種は、どのライフステージでも完全な変態を起こし、鞭毛を発達させて運動性になること が可能です。

テトラセルミス属の種は非運動期に細胞分裂を起こし、2つの娘細胞を生成します。ほとんどの種は1回の分裂周期のみを繰り返す傾向があります。細胞分裂中、細胞小器官は核分裂の前に同期して分裂します。[3]細胞分裂は、核を各娘細胞に分割するのを助ける微小管構造であるフィコプラストによって促進されます。 [3]娘細胞は、環境条件に応じて鞭毛細胞に発達するか、非運動性のままになります。[3]さらに、鞭毛細胞であろうと非運動性であろうと、栄養細胞は4つの微小管接触点によって莢膜壁に固定されています。[3]

実用的な重要性

テトラセルミス属の種は、細胞生物学研究、プランクトンの増殖周期の研究において重要であり、将来的にはバイオ燃料生産への応用も期待されています。例えば、T. indica属は、有糸分裂中の非対称細胞分裂がクローン細胞の異質性にどのようにつながるかを研究するために用いられています。[5]この種は、細胞が形態学的および超微細構造的に異なるクローンコロニーを形成し、多くの細胞が分化して独立した物理的特性を発達させます。[5]娘細胞の非対称分裂は、細胞質と核質の両方の不均等な分裂をもたらします。[5]科学者たちは、この現象により、クローン細胞が互いに近接した「亜集団」を形成し、細胞が互いに協力し合い、一つの大きな集団として機能することができると考えています。[5]非対称細胞分裂は、多細胞系において表現型の多様な細胞を生み出す上で明らかに重要な役割を果たしており、これはヒトを含む多細胞生物にとって重要な意味を持ちます。[5]

テトラセルミスをはじめとする微細藻類は、水産養殖業やバイオテクノロジー分野での飼料として利用されています。[6] テトラセルミス属は、他の微細藻類と同様に、成長速度が速く、脂質含有量が高く、光合成機構が安価で、農地をあまり必要とせず、副産物が有用であり、環境にも優しいことから、バイオ燃料の有望な供給源となっています。現在、バイオ燃料用として特定の微細藻類に関する研究が行われています。[6]テトラセルミス属は非常に高い脂質含有量を有​​し、そのアミノ酸は海洋生物の摂食を刺激します。[要出典]

T. suecicaの菌体外多糖類は抗酸化作用と腫瘍細胞に対する細胞毒性作用を有するため、製薬業界にとって天然の栄養補助食品として大きなメリットをもたらす可能性がある。 [9]テトラセルミス属のタンパク質は、安全性が一般的に認められていないものの、乳化液や泡の安定化を目的とした機能性食品成分として研究されてきた。[10]

追加情報

テトラセルミスは緑色で運動性があり、通常は長さ10μm×幅14μmに成長する。T . convolutae種は無体腔動物Symsagittifera roscoffensisの共生生物であり、海中で自由に生息することもできる。[11]

種

参考文献

  1. ^ ab Guiry, MD; Guiry, GM「Tetraselmis F.Stein, 1878」AlgaeBase .ゴールウェイ大学. 2025年5月11日閲覧。
  2. ^ Guiry, MD; Guiry, GM「Platymonas GSWest, 1916」AlgaeBase .ゴールウェイ大学. 2025年5月11日閲覧。
  3. ^ abcdefghijklmnopqrstu v ノリス、リチャード E.堀輝光；茅原光夫（1980）。 「テトラセルミス属（プラシノ藻類）の改訂」。ボタニカルマガジン東京。93 (4): 317–339。書誌コード:1980JPlR...93..317N。土井：10.1007/BF02488737。
  4. ^ Becker, B.; Marin, B.; Melkonian, M. (1994). 「プラシノフィテ細胞被覆の構造、組成、および生合成」. Protoplasma . 181 ( 1–4 ): 233– 244. Bibcode :1994Prpls.181..233B. doi :10.1007/BF01666398.
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  6. ^ abc Alonso, Mercedes; Lago, Fátima C.; Vieites, Juan M.; Espiñeira, Montserrat (2012). 「バイオテクノロジーの可能性を持つ水産養殖に用いられる微細藻類の分子特性」Aquaculture International . 20 (5): 847– 857. Bibcode :2012AqInt..20..847A. doi :10.1007/s10499-012-9506-8.
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  9. ^ パラ・リオフリオ、ジオヴァンナ;ガルシア＝マルケス、ホルヘ。カサス・アロホ、バージニア州。ウリベ・タピア、エドゥアルド。アブダラ＝ディアス、ロベルト・テオフィロ（2020）。 「独立栄養条件および従属栄養条件下で成長させたテトラセルミス・スエシカ（キリン）精肉由来の細胞外多糖類の腫瘍細胞に対する抗酸化作用および細胞傷害作用」。マリンドラッグ。18 (11): 534.土井: 10.3390/md18110534。PMC 7693365。PMID  33114784。  テキストはこのソースからコピーされたもので、Creative Commons Attribution 4.0 International License に基づいて利用可能です。
  10. ^ Bertsch, Pascal; Böcker, Lukas; Mathys, Alexander; Fischer, Peter (2021年2月). 「流体界面、エマルジョン、泡の安定化のための微細藻類由来タンパク質」. Trends in Food Science & Technology . 108 : 326–342 . doi :10.1016/j.tifs.2020.12.014. hdl : 20.500.11850/458592 .
  11. ^ Semmler, H; Bailly, X; Wanninger, A (2008年9月)「基底的両側性動物Symsagittifera roscoffensis（Acoela）における筋形成」、Frontiers in Zoology、5 :14、doi : 10.1186/1742-9994-5-14、PMC 2562460、PMID  18803837 
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