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Sphaeroforma arctica

Art der Gattung Sphaeroforma

Sphaeroforma arctica ist eine Spezies (Art) einzelliger Eukaryoten mit einer Schlüsselposition im Stammbaum des Lebens. Die Spezies wurde erstmals aus dem arktischen marinen Flohkrebs Gammarus setosus, einer Schwester­art des Meer-Flohkrebses (Gammarus locusta), isoliert. Wie bei anderen Ichthyosporea, z. B. Creolimax und Abeoforma, sind die Zellen von Sphaeroforma arctica kugelig und zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, mehrkernige Coenocyten (vielkernige Zellen) zu bilden. Ein kennzeichnendes Merkmal von S. arctica ist jedoch, dass unter Labor­bedingungen offensichtlich keine knospenden, hyphalen, amöboiden, sporalen (sporen­förmigen) oder begeißelten (Wachs­tums-)stadien beobachtet wurden.[2][1]

Sphaeroforma arctica

Sphaeroforma arctica

Systematik
ohne Rang: Opisthokonta
ohne Rang: Holozoa
ohne Rang: Teretosporea
ohne Rang: Ichthyosporea
Gattung: Sphaeroforma
Art: Sphaeroforma arctica
Wissenschaftlicher Name
Sphaeroforma arctica
Jøstensen, Sperstad, Johansen & Landfald, 2002[1]
S. arctica, einzelne Zellen und Kolonien.

Lebenszyklus

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Schema der Ent­wicklungs­pro­zesse in S. arctica: Zellulari­sierung der Coenocyten, ge­steuert durch den ko­ordi­nierten Aufbau eines Akto­myosin-Netzwerks.


 
S. arctica, Coenocyt


 
S. arctica, Zellkerne blau gefärbt
 
S. arctica, Kolonie gefärbt mit Phalloidin & DAPI.
 
S. arctica in geschlossener Mitose; ge­färbt & abgebildet mit Ex­pansions­mikro­skopie (U-ExM);[3] Zellkerne rosa, Mikrotubuli grün

Sphaeroforma arctica wächst problemlos in Meeresbrühe (Marine Bouillon, englisch marine broth),[4][5] mit der Besonderheit, dass sie synchron wächst.[6][7] Aus einer Zelle mit einem einzigen Kern kann sie zu einer Zelle mit 128 (oder gar 150) Kernen heranwachsen, bevor sie eine Zellularisierung durchlaufen wird – ein Prozess mit Zellteilungen, bei dem sich die vielkerningen Coenocyten teilen, um „neugeborene“ Zellen zu bilden. Neu entstandene Zellen können allerdings auch bereits zwei oder sogar vier Kerne enthalten.[7] Die Zellularisierung umfasst koordinierte Einstülpungen der Plasmamembran nach innen. Dieser Vorgang hängt von einem Aktomyosin-Netzwerk (einem Wechselspiel von Aktin und Myosin) ab und führt zur Bildung einer polarisierten Zellschicht, die einem Epithel ähnelt. Dieser Prozess ist mit einer streng regulierten transkriptionellen Aktivierung von Genen verbunden, die an der Zelladhäsion beteiligt sind.[8]

Genom und Proteom

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Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass S. arctica miRNA (microRNA) sowie die komplexe miRNA-Verarbeitungsmaschinerie (englisch miRNA processing machinery) enthält. Alles in allem ist Sphaeroforma arctica sowohl aus evolutionärer als auch aus zellbiologischer Sicht ein wichtiger und bedeutender Modellorganismus.[9]

Das Genom von Sphaeroforma arctica enthält Spuren integrierter Polinton-artiger Viren, (englisch polinto-like viruses, PLVs, offiziell: Klasse Preplasmiviricota), beispielsweise ein Hauptkapsidprotein (englisch main capsid protein, MCP). Dies könnte ein Hinweis sein, dass solche Viren eine Art Abwehrsystem darstellen, ähnlich wie Virophagen der Gattung Mavirus (Preplasmiviricota: Maviroviridae) bei Cafeteria (Stramenopile) ein Abwehrsystem gegen das Cafeteria-roenbergensis-Virus (CroV, Spezies Rheavirus sinusmexicani) darstellt, indem er sich in das Genom dieser Protisten integriert.[10][11]

Systematik

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Phylogenetischer Baum mit der Gattung Sphaeroforma

Die Gattung Sphaeroforma ist ein Mitglied der Ichthyosporea-Gruppe oder -Klade, der frühesten Verzweigungslinie der Holozoa. Er ist ein Schlüsselorganismus für das Verständnis des evolutionären Ursprungs der Tiere.

Systematik gemäß der Taxonomie des National Center for Biotechnology Information (NCBI):[12]

Eukaryota > Opisthokonta > Ichthyosporea > Ichthyophonida > Sphaeroforma >

  • Spezies: Sphaeroforma arctica Jostensen, Sperstad, Johansen & Landfald, 2002[13][14]
    • Stamm: Sphaeroforma arctica JP610
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Weiterführende Literatur

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  • Inaki Ruiz-Trillo, Christopher E Lane, John M. Archibald, Andrew J. Roger: Insights into the Evolutionary Origin and Genome Architecture of the Unicellular Opisthokonts Capsaspora owczarzaki and Sphaeroforma arctica. In: The Journal of Eukaryotic Microbiology, Band 53, Nr. 5, September/Oktober 2006, S. 379–384; doi:10.1111/j.1550-7408.2006.00118.x, PMID 16968456.
  • Iñaki Ruiz-Trillo, Alex de Mendoza: Towards understanding the origin of animal development. In: Development, Band 147, Nr. 23, Dezember 2020, dev192575; doi:10.1242/dev.192575, ResearchGate.

Einzelnachweise

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  1. ↑ a b Jens-Petter Jøstensen, Sigmund Sperstad, Steinar Johansen, Bjarne Landfald: Molecular-phylogenetic, structural and biochemical features of a cold-adapted, marine ichthyosporean near the animal-fungal divergence, described from in vitro cultures. In: European Journal of Protistology. 38. Jahrgang, Nr. 2, 1. Januar 2002, S. 93–104, doi:10.1078/0932-4739-00855 (englisch).
  2. ↑ Wyth L. Marshall, Mary L. Berbee: Comparative morphology and genealogical delimitation of cryptic species of sympatric isolates of Sphaeroforma (Ichthyosporea, Opisthokonta). In: Protist. 164. Jahrgang, Nr. 2, März 2013, S. 287–311, doi:10.1016/j.protis.2012.12.002, PMID 23352078 (englisch).
  3. ↑ John Markoff: Expansion Microscopy Stretches Limits of Conventional Microscopes In: New York Times, 19. Januar 2015. Abgerufen am 21. Oktober 2015 (englisch). 
  4. ↑ Marine Bouillon. Zur Isolierung und Zählung heterotroper mariner Bakterien: CP73 (Produktdatenblatt, PDF).
  5. ↑ 76448 Marine-Bouillon 2216. Used for cultivating heterotrophic marine bacteria. Millipore, SigmaAldrich/Merck; 76448 Marine Broth 2216 (PDF; 0,2 MB).
  6. ↑ Hiroshi Suga, Iñaki Ruiz-Trillo: Development of ichthyosporeans sheds light on the origin of metazoan multicellularity. In: Developmental Biology. 377. Jahrgang, Nr. 1, 1. Mai 2013, S. 284–292, doi:10.1016/j.ydbio.2013.01.009, PMID 23333946, PMC 4342548 (freier Volltext) – (englisch).
  7. ↑ a b Andrej Ondracka, Omaya Dudin, Iñaki Ruiz-Trillo: Decoupling of Nuclear Division Cycles and Cell Size during the Coenocytic Growth of the Ichthyosporean Sphaeroforma arctica. In: Current Biology, Band 28, Nr. 12, S. 1964–1969.e2, 7./18. Juni 2018; doi:10.1016/j.cub.2018.04.074 (englisch).
  8. ↑ Omaya Dudin, Andrej Ondracka: A unicellular relative of animals generates a layer of polarized cells by actomyosin-dependent cellularization. In: eLife. 8. Jahrgang, 24. Oktober 2019, doi:10.7554/eLife.49801, PMID 31647412, PMC 6855841 (freier Volltext) – (englisch).
  9. ↑ Jon Bråte, Ralf S. Neumann, Bastian Fromm, Arthur A. B. Haraldsen, James E. Tarver, Hiroshi Suga, Philip C. J. Donoghue, Kevin J. Peterson, Iñaki Ruiz-Trillo, Paul E. Grini, Kamran Shalchian-Tabrizi: Unicellular Origin of the Animal MicroRNA Machinery. In: Current Biology, Band 28, Nr. 20, 11./22. Oktober 2018, S. 3288​-3295.e5; doi:10.1016/j.cub.2018.08.018 (englisch). Dazu: doi:10.1101/076190, PrePrint (biorxiv), 1. Oktober 2016 (englisch).
  10. ↑ Christopher M. Bellas, Ruben Sommaruga: Polinton-like viruses are abundant in aquatic ecosystems. In: BMC: Microbiome, Band 9, Nr. 13, 12. Januar 2021; doi:10.1186/s40168-020-00956-0 (englisch).
  11. ↑ Luke A. Sarre, Iana V. Kim, Vladimir Ovchinnikov, Marine Olivetta, Hiroshi Suga, Omaya Dudin, Arnau Sebé-Pedrós, Alex de Mendoza: DNA methylation enables recurrent endogenization of giant viruses in an animal relative. In: Science Advances, Band 10, Nr. 28, 12. Juli 2024; doi:10.1126/sciadv.ado6406 (englisch).
  12. ↑ NCBI Taxonomy Browser: Sphaeroforma arctica, Details: Sphaeroforma arctica, homotypic synonyms: Sphaerosoma arcticum, Sphaerosoma arcticus (species).
  13. ↑ WoRMS: Sphaeroforma arctica Jostensen, Sperstad, Johansen & Landfald, 2002 (Species). Environment: marine.
  14. ↑ Sphaeroforma arctica (overview), Sphaeroforma arctica (names). Auf: Encyclopedia of Life (℮OL).
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