A Noctiluca scintillans egy tengeri páncélos ostoros, amely a sejtnedvüregeiben lévő pigmentációtól függően zöld vagy vörös formában is létezhet. Világszerte megtalálható, de földrajzi elterjedése attól függően változik, hogy zöld vagy vörös színű. Ez az egysejtű mikroorganizmus arról ismert, hogy képes biolumineszkálni, ami a víznek éjszaka látható, élénk, kék fényt kölcsönöz. E faj virágzása azonban olyan környezeti veszélyeket okozhat, mint a mérgező vörös árapály. Az antropogén eredetű eutrofizáció indikátora is lehet.
Etimológia A Noctiluca scintillans név a latinból származik; a Noctiluca jelentése "fény, éjszakai fény", a scintillans pedig "ragyogó, fényvillanásokat szóró". "Noctiluca scintillans | DORIS". doris.ffessm.fr. Retrieved 2021-05-13.
Leírás
Taxonómia A medúzák közé sorolták egészen 1873-ig, amikor Haeckel úgy döntött, hogy a kristálylábúak közé helyezi át, a dinoflagellátákkal együtt. Ez így maradt egészen 1920-ig, amikor Kofoid bizonyos megfigyelések nyomán végül a Noctilucales rendbe sorolta. Ez az osztályozás ma is vita tárgyát képezi, és a Noctiluca és a dinoflagellates közötti kapcsolat még nem bizonyított egyértelműen, mivel az elemzési eredmények még mindig túlságosan változatosak ahhoz, hogy egységes osztályozást lehessen érvényesíteni.
Jelenleg a Myzozoa törzsbe tartozik, amelyek egysejtű, flagellált szervezetek. Ezután a Dinophyceae osztályba tartozik, amely két flagellával rendelkezik, a Noctilucales rendbe, amelynek magja nem dinokarionális a kifejlett egyedeknél, és a Noctilucaceae családba, amelyek gömb alakú, tapogatókkal rendelkezőek.
Morfológia és anatómia A Noctiluca scintillans egy egysejtű gömb alakú, 400 és 1500 μm közötti hosszúságú organizmus. Az áramlással mozog, és nem igazán tud úszni. A megfigyelést megkönnyíti a tény, hogy áttetsző. A N. scintillansnak hosszú citoplazmatikus kiterjedése van, amely egy mély barázda alján lóg, amelyhez közel van a sejtmag. Egy másik azonosító jellemző a központi magból kiinduló és a sejt perifériája felé húzódó finom striák. Ez a faj az éjszakai vízbe merülések során megjelenő kék villanásokról ismert."Noctiluca scintillans | DORIS". doris.ffessm.fr. Retrieved 2021-05-13. A N. scintillans nem tévesztendő össze a Spatulodinium pseudonoctiluca fajjal, amely egy hasonló, de kisebb faj (<200 mikrométer).
A N. scintillansnak 2 színe van. Ez a vakuolumokban lévő pigmenttől függ. A vörös forma heterotróf. A N. scintillans ezen formája a fitoplanktonnal való táplálkozásban a kopipodákkal versenyez. A zöld formában egy fotoszintetizáló szimbióta, a Pedinomonas noctiluca található, amely a zöld színt okozza. Elsősorban autotróf, sőt fotoautotróf, ha ez a fotoszintetizáló szimbióta bőségesen jelen van a sejtekben.
A Noctiluca scintillans egy olyan faj, amely az intracelluláris ionkoncentráció szabályozásával képes kezelni a felhajtóerejét. Az emelkedéshez a kálium koncentrációját növeli, a süllyedéshez pedig nehezebb elemeket, például kalciumot vagy magnéziumot használ. "Noctiluca scintillans | DORIS". doris.ffessm.fr. Retrieved 2021-05-13.
Hely a táplálékláncban A N. scintillans fontos helyet foglal el a nyílt tengeri táplálékláncban."Noctiluca scintillans | DORIS". doris.ffessm.fr. Retrieved 2021-05-13. A N. scintillans-t számos más lábasfejű, például a Calanus sp., Temora sp. és Acartia sp., a chaetognathák és a hydromedúzák zsákmányolja. Túlzott elszaporodásuk következtében életüknek ebben a szakaszában nagyon sűrű csoportosulásaik és gyakori biolumineszcenciájuk miatt sok ragadozót vonzanak magukhoz.
Az étrend a zöld és a piros forma szerint változik. A zöld forma valóban autotróf, ha a Pedinomonas noctiluca szimbióta bőségesen megtalálható a vakuólumában. Ellenkező esetben heterotróf, akárcsak a vörös forma. A N. scintillans ezután kovamoszat-aggregátumokkal, valamint kopipoda-petékkel, naupilar-lárvákkal és halikrákkal táplálkozik.
Az N. scintillans parazitája lehet az Euduboscquella, egy intracelluláris parazita, amely elsősorban a tintinnidákat, de a dinnoflagellákat is megfertőzi.
Életciklus
Trofonták A Noctiluca scintillans egy heterotróf dinoflagellata, amely mérgező vörös árapályokat okoz. A faj életciklusának magyarázatához a trofontokkal kell kezdenünk. A trofontok számos csillós egysejtű nem szaporodó, kifejlett életszakaszai. Tojásdad alakúak, kéregük két különálló rétegből áll: egy külső zselatinos rétegből és egy plazmamembránból. Mint minden eukarióta, a trofont is egy sejtmagból áll, amely a citosztómához közel helyezkedik el, és citoplazma veszi körül, amely a citoplazmatikus központot alkotja.
Gamonták A gametogenezis során sejtosztódás történik. A gamontok a sejtek nevei sejtosztódás közben. Ezeket a gamontokat a gametogenezist spontán kezdeményező trofontok egy kis hányada termeli. Az átalakulás során a sejt gömb alakúvá válik, és elveszít néhány szervecskét, köztük a csápot, a sejtmag pedig közvetlenül a sejtfelszín alá költözik.
Ez az életciklus két egymást követő magosztódással folytatódik, hogy 4 sejtmagot kapjon. Ez az osztódás a sejtfelszín fölött dudorokat hoz létre. Ezt szinkron magosztódások folytatása követi, amelyek során az egyes "őssejtek" vékony szálakkal kapcsolódnak a többihez. A gametogenezis előrehaladtával a kromoszómák a különböző magosztódásokon belül kondenzálódnak, ami sötétíti a sejt színét. Az eredmény négy szirom alakú progenitorklaszter.
Zoospórák Az előző szakasz progenitorai zoosporákká alakultak át. Ekkor egyenletesen eloszlanak a sejt egy részében. A progenitorok érésével egyidejűleg két flagella kezd kifejlődni és aktívan lüktetni. Ezek a flagellák az anyasejten kívül fejlődnek, és az érett ivarsejtek ezután kikerülnek a környezetbe. Amikor mindannyian kifejlődtek, az anyasejt szellemszerű marad.
A két kialakult flagella nem azonos hosszúságú, ezért nem azonos a funkciójuk. A kettő közül a hosszabbik a tengervízben való mozgás irányítására szolgál, míg a rövidebbik inkább úszási erőt biztosít a mozgás beindításához.
Zigóta képződés Ez a szakasz még mindig erősen spekulatív. Úgy tűnik, hogy a Noctiluca scintillans izogamétákat termel, amelyek olyan ivarsejtek, amelyek összeolvadva zigótát alkotnak. Ez a zigóta 4 flagellával és 2 sejtmaggal rendelkezik. Ez azt jelenti, hogy a faj valójában diploid, ami megkülönbözteti a legtöbb dinoflagellától, amelyek haploidok.
Morfológiai fejlődés zigótától trofontig A trofontok kialakulásának kezdetén a flagellák száma csökken, és a sejtek fusiformává válnak. A további fejlődés során kerekebbé válnak, és két különálló flagella alakul ki, egy hosszabb és egy rövidebb, végül csak egy marad. Ezt követően a külső réteg kivehetővé válik, és kialakul a kéreg. Az eredmény egy miniatűr trofont, amelynek csápjain keresztül veszi fel a táplálékot, hogy a viszkózus anyagok segítségével, amelyekhez az algák tapadnak, táplálkozzon.
Nagyfokú specificitásának köszönhetően a Noctiluca scintillans egy hét alatt akár 100-szorosára is növelheti biomasszáját.
Elterjedés és élőhely
Kedvező környezet A környezet fontos szerepet játszik a Noctiluca scintillans elszaporodásában. A populáció a napfény, az áramlás, a tápanyagok (különösen a nitrát, ammónium és karbamid) jelenléte, a víz sótartalma, a hőmérséklet és a trópusi stressz függvényében változik. Az előforduló mennyiség is változik a földrajzi elhelyezkedéstől és az érintett óceántól függően, bár az egész világon jelen van.
A Noctiluca scintillans a mérsékelt égövi, szubtrópusi és trópusi vizekben található. Bőségesen megtalálható a partok közelében; ez egy neritikus faj."Noctiluca scintillans | DORIS". doris.ffessm.fr. Retrieved 2021-05-13. Nagy esőzések után a folyók torkolatánál is bőségesen megtalálható. Leginkább a meleg évszakokban fordul elő, bár egész évben megtalálható.
A faj számára a szélsőséges körülmények a 2-31 °C és a 17-45 psu (gyakorlati sótartalom egység). Azonban minden formának megvannak a maga preferenciái, és a hőmérséklet- és sótartományok általában korlátozottabbak.
A vörös forma széles hőmérséklet-tartományban fordul elő: 10 és 25 °C között és sós környezetben. Nagyon gyakori az eutróf környezetben, ahol a diatómák dominálnak, mivel ez a kedvenc táplálékforrása. A zöld forma korlátozottabb, hőmérsékleti tartománya 25-30 °C között mozog.
Földrajzi eloszlás A Noctiluca scintillans a trópusi óceánoktól az északi tengerekig terjed. Kozmopolita faj, a világ minden tengerében megtalálható. "Noctiluca scintillans | DORIS". doris.ffessm.fr. Retrieved 2021-05-13.
A N. scintillans zöld formája főként Délkelet-Ázsia trópusi vizeiben, a Bengáli-öbölben, az Arab-tengerben, az Ománi-öbölben és az Arab-tengerben, és a Vörös-tengerben található . A vörös forma elterjedtebb, és Közép-Amerika, Európa, a Fekete-tenger, Kelet-, Dél- és Délkelet-Ázsia, valamint a Tasmán-tenger tengereiben található meg. Dél-Amerika partjainál és Nyugat-Afrika tengereiben is megtalálható.
A két forma átfedésben van a nyugati, keleti és északi Arab-tengerben, szezonális különbséggel a gyakoriságban. A zöld forma a hideg vizekben található, téli konvektív keveredéssel, míg a piros forma a melegebb nyári időszakban.
Biolumineszcencia Ez egykor titokzatos jelenség volt, amelyet a tengerészek és a tengerparti lakosok "tengeri tűznek" vagy "tengeri csillogásnak" neveztek. Ez a kémiai energia fényenergiává történő átalakítása egy élőlény által, amely aztán ezt a fényt kibocsátja. A biolumineszcencia különbözik a fluoreszcenciától és a foszforeszcenciától, mivel az utóbbi kettőnél a jelenség kiváltásához fénykapcsolat szükséges.
Az N. scintillans mechanikai terhelés hatására fényes villanásokat produkál, amelyek biolumineszcenciát eredményeznek. Ez a jelenség tehát mozgó vízben figyelhető meg, azaz hajók áthaladásakor, a part közelében, hullámok szintjén vagy vízmozgást követően. "Noctiluca scintillans | DORIS". doris.ffessm.fr. Retrieved 2021-05-13. A biolumineszcencia a proliferáció során a legerősebb.
A luciferáz és a luciferin közötti reakció okozza a fénykibocsátást. "Noctiluca scintillans | DORIS". doris.ffessm.fr. Retrieved 2021-05-13. Ezt a reakciót Raphael Dubois lyoni fiziológus fedezte fel a múlt század végén. Ő nevezte el a két anyagot luciferáznak, amely egy hőálló enzim, és luciferinnek, amelyet a forró víz tartósít, de korlátozott mennyiségben van jelen a szervezetekben.
A luciferin egyesül a luciferázzal, és a kettő oxigénnel reagálva oxidált komplexet képez. A luciferin ezután fotont bocsát ki. Persze maga a reakció nem ilyen egyszerű, a szentjánosbogaraknál két további kofaktorra, ATP-re és magnéziumra is szükség van. A luciferinnek több típusa is létezik, és mindegyikhez egy-egy specifikus luciferáz társul, ami különböző kémiai reakciórendszereket eredményez.
A Noctiluca scintillans esetében a kémiai reakció a szcintillonoknak nevezett organellumokban megy végbe. Ezek olyan sűrű hólyagocskák, amelyek az éjszaka folyamán bőségesen megjelennek a sejt felszínén, és amelyek a vakuólumot hozzák ki.
A fényt nyírófeszültség okozta mechanikai stimuláció hozza létre. A sejtmembrán deformációja akciós potenciált okoz a vakuólumembránon keresztül, amelyet az intracelluláris raktárakból felszabaduló Ca2+ ionok okoznak. Ez az akciós potenciál protonok beáramlását váltja ki a vakuólumból a szcintillumba, ami a pH-t 8-ról 6-ra csökkenti. Ez megváltoztatja a luciferáz konformációját, és aktívvá teszi azt. A luciferin tartalmaz egy kötőfehérjét, amely megakadályozza, hogy lúgos pH-n önoxidálódjon. Ezt savas pH-n konformációváltozással felszabadítja, aktiválva a luciferint. Ez az aktiválás lehetővé teszi az enzim számára, hogy a luciferint oxiluciferinné oxidálja. Ez az a molekula, amely egy ismeretlen folyamat révén fotonok kibocsátásához vezet. Valiadi, Martha; Iglesias-Rodriguez, Debora (2013-09-05).