방추목

Pyrocystis fusiformis
Philocolusfusiformis와혼동해서는 안 된다.
Pyrocystis fusiformis.jpg
방추목
과학적 분류
도메인:
에우카리오타
(랭킹되지 않음):
SAR
망울:
디노플라겔라타
순서:
고닐라울라카스목
하위 순서:
고니오도미네아과
패밀리:
피로시스과
속:
피로시스티스
종:
방추목
이항식 이름
방추목
Wyville-Tomson ex Murray, Tizard 등, 1885년

화농균은 비운동성, 열대성, 후천성, 해양 디노플라겔레이트(평활미생물)로 길이가 최대 1mm에 이른다. P. 방추종은 방해를 받거나 동요할 때 생체 발광을 나타낸다. 해안 해양에서는 이 디노플라겔라테이트가 어두워진 후에 빛나는 효과를 일으킨다. P. fusiformis는 1876년 런던 왕립학회 회보에 처음 설명되었다.[1]

형태학

P. fusiformis의 이름은 테잎 모양이나 스핀들 모양에서 유래되었다.[2] P. 방추종은 비운동성으로, 이들 생물이 성충이 될 때쯤 플라겔룸을 잃는 파이로시스테스과의 모든 구성원의 특징이다.[2] P. fusiformis는 큰 dinoflagellate로 간주되며,[3][4] 각 세포의 길이는 약 970 x 163 µm이고 구면 지름은 374 µm이다.[5] 세포의 엽록체들은 실제로 낮에 세포의 벽에 더 가까이 다가가고 밤에는 핵 쪽으로 수축하면서 세포의 모양을 바꾼다.[5]P. 방추종은 자가영양성이며, 광합성을 통해 태양으로부터 에너지를 얻는다.[6] P. 방추종은 낮 시간에만 광합성을 하며 두 과정을 제어하는 그들의 순환 리듬 때문에 대부분 밤에 생물 발광을 만들어 낸다.[7]

Photograph by Mattfrantzdotcom, distributed under a CC-BY-SA 4.0 license.
플라스크에 붓는 화로시스티스 방추상균 생물 발광 다이노플라겔라테스.

생물 발광

생물 발광은 생명체가 바다에 살고 있는 세계의 생물 발광 유기체 대다수와 화학 반응을[8] 통해 빛을 방출할 때 발생한다.[9] P. fusiformis에 의한 생물 발광의 생산은 다른 방법으로[5] 그들을 잡아먹거나 그들이 다시 "Burglar Alarm" 이론으로 [6]알려진 그들 자신의 포식자들에게 더 잘 보일 수 있도록 광선을 비추는 방어 메커니즘으로 생각된다.[10]

P. fusiformis에서 밝은 파란색 빛은 세포의 플라스마 막에서 효소 루시퍼아제와 단백질과 같은 화합물 루시퍼린의 반응을 통해 생성된다.[5] 푸른 빛은 바닷물에서 가장 빨리 이동하기 때문에 바다에서 생성되는 가장 흔한 생물 발광 색으로 여겨진다.[9] 이 반응에 사용된 디노플라겔레테 타입의 루시퍼린은 해양환경에서 발견되는 네 가지 일반적인 유형의 루시퍼린 중 하나이며,[11] P. 방추체질의 게놈은 루시퍼아제 효소를 함유한 다른 디노플라겔레이트와의 공통적인 기원을 포함하고 있다.[5] 실험실에서는 두 가지 다른 유형의 생물 발광 섬광이 관찰되었다. 하나는 밝고 빠른 반면, 다른 하나는 흐리지만 오래 간다. 이러한 섬광의 강도와 지속시간은 발광 사이에 셀이 재충전해야 하는 시간에 따라 달라지며, 피로한 셀의 회복 시간은 15~60분에서 6시간 사이에 달라진다.[12]

라이프 사이클

P. fusiformis는 전체 수명 주기가 약 5-7일이며 무성으로 번식한다.[7] 번식 단계는 새로운 세포가 될 때까지 부모의 세포벽 안에서 자라는 1, 2개의 동물원을 만들어낸다.[5] 배양된 실험실에서 관찰되는 무성 생식은 양성자가 부모의 세포벽에서 떨어져 수축하면서 시작된다. P. fusiformis에서 원형은 분열하면서 초승달 모양의 모양을 형성하는 Pyrocystis lunula와는 반대로 세포의 중간 근처에 수축하여 두 개의 로브를 형성한다. 원형이 한 번 분열되면 생식세포로 분화한다. 이 세포들은 매우 빠르게 부풀어올라 새로운 모세포를 만든다.[13]

생태학

P. 방추종을 포함한 식물성 플랑크톤은 탄소를[5] 고정시키는 동시에 광합성을 통해 다량의 산소를 생산함으로써 세계 탄소 순환에 큰 역할을 한다.[2] 식물성 플랑크톤에 의해 생산되는 일부 산소는 해양으로 용해되며 이질성 유기체의 호흡을 돕는다. 그러나 많은 양의 산소가 지표수를 통해 대기 중으로 확산되어 세계 대기 산소의 50%까지 기여한다.[14] 식물성 플랑크톤은 또한 해양 먹이 사슬의 기초를 형성하고 풀새우, 모기 물고기, 미이드,[6] 요각류 등 다양한 유기체의 먹잇감을 받고 있다.[5] 그것들은 사용 가능한 에너지에 탄소를 고정시킴으로써 바다의 일차 생산에 기여한다.[15]

P. 방추종은 해양수심 60m와 100m, 열대·아열대 만, 과두농도에서도 가장 많이 발생하는 것으로 추정되며 200m 깊이에서 검출됐다.[5][3] 이 종은 대만, 아드리아 해, 흑해, 카나리아 제도, 바하 캘리포니아, 브라질, 인도, 중국, 호주에서 발견되었다.[16]

과두농축수에서 질소(N)는 식물성 플랑크톤 생장의 제한 영양소다.[17] 질소의 무기질 형태인 질산염(NO−3)과 암모늄(NH+4)은 식물성 플랑크톤이 가장 많이 차지하며 성장과 대사 과정에 필요하다.[3] P. fusiformis는 낮과 밤 모두 비교적 동일한 비율로 질산염과 암모늄을 대사하는 것으로 알려져 있으며, 다른 많은 식물성 플랑크톤보다 깊은 120m 이상의 깊이에서 질산염을 섭취할 수 있다.[3] 또한 P. 방추종은 즉각적으로 신진대사 과정에 필요한 것을 사용함으로써 지표수의 잉여 탄소(C)를 이용할 수 있고, 그 다음 잉여 C를 더 깊은 곳에서 사용할 수 있도록 포탄화하여 저장함으로써, 읍류수역 전체에 걸쳐 비교적 일정한 세포 분열률을 가질 수 있다.[18]

인간의 이익

P. 방추종은 연구를 위해 가정과 교실의 통제된 환경에서 쉽게 배양될 뿐만 아니라 바다에서 관찰할 수 있는 자연 현상으로서 인간에게 흥미롭다. p. fusiformis는 일반적으로[19] 과학과 예술[20] 프로젝트를 위해 재배된다.

왜냐하면 P. 방추종은 동요할 때만 점멸할 수 있고, 유량 시각화에 활용될 수 있어 포식자에 의한 물의 흐름의 차이나 붕괴를 발견하는 데 도움을 줄 수 있기 때문에 과학 연구에 중요하다.[5] P. fusiformis는 또한 해양의 오염물질을 탐지하기 위해 생물 측정 도구로 사용될 수 있다.[6] 과학자들은 P. fusiformis (및 다른 디노플라겔라테스)가 오염의 영향을 측정하기 위해 방출하는 빛의 양을 측정한다. 왜냐하면 생성되는 빛의 양은 이 유기체들이 얼마나 건강한지와 관련이 있기 때문이다.[7]

P. fusiformis는 전 세계 박물관과 갤러리에서 작품을 선보여온 화가 에리카 블루멘펠트의 작품 시리즈도 주요 소재다.[21] 그녀의 대형 사진들은 P. 방추종이 동요할 때 만들어내는 푸른색을 보여준다. Scripps 해양학 연구소의 과학자들과 함께, Blumenfeld는 "우리의 자연 환경과 그것과의 관계에 대한 대화를 활성화"[22]하기 위해 P. fusiformis를 촬영한다.

참조

  1. ^ Murray, J (1876). "Preliminary reports to Professor Thompson, F.R.S. and Director of the civilian scientific staff on work done on board the "Challenger"". Proceedings of the Royal Society of London. 24: 533. doi:10.1098/rspl.1875.0067.
  2. ^ a b c "Classification -- Pyrocystis fusiformis". A Knight in Shining Armor. University of Wisconsin, La Crosse. Retrieved 24 January 2015.
  3. ^ a b c d Bhovichitra, Mahn; Swift, Elijah (1977). "Light and dark uptake of nitrate and ammonium by large oceanic dinoflagellates: Pyrocystis noctiluca, Pyrocystis fusiformis, and Dissodinium lunula1". Limnology and Oceanography. 22 (1): 73–83. Bibcode:1977LimOc..22...73B. doi:10.4319/lo.1977.22.1.0073. ISSN 1939-5590.
  4. ^ Sweeney, Beatrice M. (1982). "Interaction of the Circadian Cycle with the Cell Cycle in Pyrocystis fusiformis". Plant Physiology. 70 (1): 272–276. doi:10.1104/pp.70.1.272. ISSN 0032-0889. PMC 1067124. PMID 16662459.
  5. ^ a b c d e f g h i j Foflonker, Fatima; Cowan, John. "Pyrocystis fusiformis". MicrobeWiki. Kenyon College. Retrieved 24 January 2015.
  6. ^ a b c d Unknown, Ryan (2011). "The Effects of DEET on Bioluminescent Dinoflagellates, Pyrocystis fusiformis". American Museum of Natural History. Retrieved 27 January 2015.
  7. ^ a b c Haddock, S.H.D; McDougall, C.M.; Case, J.F. (2011). "Growing dinoflagellates at home". The Bioluminescence Web Page. University of California at Santa. Retrieved 27 January 2015.
  8. ^ US Department of Commerce, National Oceanic and Atmospheric Administration. "What is bioluminescence?". oceanservice.noaa.gov. Retrieved 2020-04-27.
  9. ^ a b Widder, E. A. (2010-05-06). "Bioluminescence in the Ocean: Origins of Biological, Chemical, and Ecological Diversity". Science. 328 (5979): 704–708. Bibcode:2010Sci...328..704W. doi:10.1126/science.1174269. ISSN 0036-8075. PMID 20448176.
  10. ^ Mesinger, A. F.; Case, J. F. (1992). "Dinoflagellate luminescence increases susceptibility of zooplankton to teleost predation". Marine Biology. 112 (2): 207–210. doi:10.1007/bf00702463. ISSN 0025-3162.
  11. ^ Widder, E. A. (2010). "Bioluminescence in the Ocean: Origins of Biological, Chemical, and Ecological Diversity". Science. 328 (5979): 704–708. Bibcode:2010Sci...328..704W. doi:10.1126/science.1174269. ISSN 0036-8075. JSTOR 40655873. PMID 20448176.
  12. ^ Widder, Edith A.; Case, James F. (1981-03-01). "Two flash forms in the bioluminescent dinoflagellate,Pyrocystis fusiformis". Journal of Comparative Physiology. 143 (1): 43–52. doi:10.1007/BF00606067. ISSN 1432-1351.
  13. ^ Swift, Elijah; Durbin, Edward, G. (1971). "Similarities in the asexual reproduction of the oceanic dinoflagellates Pyrocystis fusiformis, Pyrocystis lunula, and Pyrocystis noctiluca". Journal of Phycology. 7 (2): 89–96. doi:10.1111/j.1529-8817.1971.tb01486.x – via ResearchGate.
  14. ^ Field, Christopher B.; Behrenfeld, Michael J.; R, James T.; Falkowski, Paul (1998). "G.: Primary production of the biosphere: Integrating terrestrial and oceanic components". Science. 281 (5374): 237–40. Bibcode:1998Sci...281..237F. CiteSeerX 10.1.1.1018.4584. doi:10.1126/science.281.5374.237. PMID 9657713.
  15. ^ Morel, A. (2002-06-14). "OCEANOGRAPHY: Small Critters--Big Effects". Science. 296 (5575): 1980–1982. doi:10.1126/science.1072561. ISSN 0036-8075. PMID 12065823.
  16. ^ Guiry, M.D.; Guiry, G.M. (29 May 2003). "Pyrocistis fusiformis". Algaebase. National University of Ireland. Retrieved 24 January 2015.
  17. ^ "Trophic state index". Wikipedia. April 21, 2020. Retrieved April 25, 2020.
  18. ^ Rivkin, Richard B.; Swift, Elijah; Biggley, William H.; Voytek, Mary A. (1984-04-01). "Growth and carbon uptake by natural populations of oceanic dinoflagellates Pyrocystis noctiluca and Pyrocystis fusiformis". Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers. 31 (4): 353–367. Bibcode:1984DSRA...31..353R. doi:10.1016/0198-0149(84)90089-X. ISSN 0198-0149.
  19. ^ Whyte, David (9 February 2014). "Bioluminescence: Investigating Glow-in-the-Dark Dinoflagellates". Science Buddies. Retrieved 24 January 2015.
  20. ^ Rober, Mark (30 July 2013). "Glowing Algae Water Fountain" (Video). YouTube. Archived from the original on 2021-12-12. Retrieved 24 January 2015.
  21. ^ Goodfellow, Melanie (9 May 2012). "CultureLab: Artists join researchers in climate change show". New Scientist. Retrieved 27 January 2015.
  22. ^ Blumenfeld, Erika (2015). "Bioluminescence - Work Statement". Erika Blumenfeld. Retrieved 27 January 2015.