Karenia (Dinoflagellat) - Karenia (dinoflagellate)

Karenien
Karenia brevis
Wissenschaftliche Klassifikation
Klade :	SAR
Infrareich:	Alveolata
Stamm:	Myzozoen
Superklasse:	Dinoflagellata
Klasse:	Dinophyceen
Befehl:	Gymnodiniales
Familie:	Kareniaceen
Gattung:	Karenia Gert Hansen & Moestrup
Typ Arten
Karenia brevis (CCDavis) Gert Hansen & Moestrup

Karenia ist eine Gattung, die aus einzelligen, photosynthetischen, planktonischen Organismen besteht, die in Meeresumgebungen vorkommen. Die Gattung besteht derzeit aus 12 beschriebenen Arten. Sie sind vor allem für ihre dichten giftigen Algenblüten und roten Fluten bekannt , die erhebliche ökologische und ökonomische Schäden verursachen; einige Karenia- Arten verursachen schwere Tiersterblichkeit. Von einer Art, Karenia brevis , ist bekannt, dass siebeim MenschenAtemnot und neurotoxische Schalentiervergiftungen (NSP) verursacht.

Taxonomie

Die Gattung Karenia ist nach Dr. Karen Steidinger für ihre außergewöhnlichen Beiträge zur Dinoflagellatenforschung benannt. Sie hat viele Jahrzehnte damit verbracht, Karenia brevis zu erforschen .

In der Gattung Karenia wurden bisher 12 Arten beschrieben :

• Karenia asterichroma
• Karenia bicuneiformis
• Karenia brevis
• Karenia brevisulcata
• Karenia concordia
• Karenia cristata
• Karenia digitata
• Karenia longicanalis
• Karenia mikimotoi
• Karenia papilionacea
• Karenia selliformis
• Karenia umbella

Geschichte des Wissens

Die charakteristischen Fischtötungen, die von spanischen Entdeckern des 15. und 16. Jahrhunderts beschrieben wurden, waren wahrscheinlich die frühesten aufgezeichneten Sichtungen von Karenia . Weitere große Fischsterben wurden 1844 vor der Küste Floridas dokumentiert. Oda war 1935 der erste, der eine Art der heutigen Gattung Karenia nannte : Gymnodinium mikimotoi , wurde aber später in Karenia mikimotoi umbenannt . 1948 dokumentierte Davis als erster, dass die Ursache der Fischsterben der Dinoflagellat Gymnodinium breve war , der in Ptychodiscus brevis umbenannt wurde und seit 2001 als Karenia brevis bekannt ist.

Beschreibung

Karenia sind nackte, flache, einzellige, photosynthetische Zellen, die ziemlich pleomorph sind: Die Größe liegt in der Regel zwischen 20 und 90 um. Die Zelle enthält eine gerade apikale Furche, und Unterschiede in den apikalen Furchen (Acrobases) werden oft verwendet, um zwischen den Arten zu unterscheiden. Thekalplatten sind nicht vorhanden. Der Zellkörper kann wie andere Dinoflagellaten in ein Episom und ein Hyposom unterteilt werden. Im Cingulum und Sulcus befinden sich zwei unterschiedliche Geißeln, die an der Fortbewegung beteiligt sind. Das Zytoplasma enthält viele gelbgrüne Chloroplasten. Das Plastid von Karenia ist besonders bemerkenswert, da es das Produkt einer tertiären Endosymbiose durch Aufnahme eines Haptophyten ist. Daher fehlt ihnen das typische Dinoflagellatenpigment Peridinin und sie besitzen ein Plastid mit den Pigmenten Chlorophylle a+c und 19′-Hexanoyloxyfucoxanthin, typischerweise Haptophytenpigmente. In der Zelle befindet sich auch ein Zellkern, dessen Lage und Form die Arten unterscheiden können.

Lebensraum und Ökologie

Karenia kommt auf der ganzen Welt sowohl in Ozean- als auch in Küstengewässern vor. Sie kommt relativ sporadisch vor, kann aber im Sommer oder Herbst große Blüten bilden, die schwerwiegende ökologische und ökonomische Folgen haben können. Diese Blüten werden im Allgemeinen als schädliche Algenblüten (HABs) bezeichnet, werden aber manchmal auch als rote Fluten bezeichnet. Es ist bekannt, dass sich Karenia sehr langsam teilt, aber wahrscheinlich aufgrund ihrer Fähigkeit, schnell zu schwimmen, dichte Blüten bilden kann, was ihnen wahrscheinlich Zugang zu höheren Nährstoffkonzentrationen ermöglicht. Viele dieser Blüten bestehen aus mehr als einer Art von Karenia- Arten. Die Ursache der Blüten ist noch wenig verstanden.

Wenn eine große Blüte auftritt, werden die Ressourcen begrenzt, und dies bedeutet einen größeren Wettbewerb um Raum und Sonnenlicht zwischen mehreren Meeresorganismen – wenn die Gattung Karenia zu sterben beginnt, setzen sie ihre Neurotoxine frei , die Fische und andere Organismen töten können. Die dichten Blüten können auch Tiersterblichkeit durch Anoxie verursachen. Karenia brevis verursacht auch beim Menschen Leiden in Form einer neurotoxischen Schalentiervergiftung (NSP), die in der Nahrungskette biomagnifiziert wird. Karenia- Arten produzieren eine Vielzahl von Toxinen, von denen viele wahrscheinlich mehr als eines produzieren.

Karenien gelten in erster Linie als autotrophe Organismen, aber einige haben sich als mixotropher erwiesen, da sie auch Mikroben aufnehmen können.

Es wurde auch festgestellt, dass Mikroben in der Lage sind, Karenia- Arten anzugreifen , obwohl ihre Rolle in der Populationsdynamik nicht gut verstanden ist.

Biologie

Lebenszyklus

Obwohl die Gattung Karenia aus 12 beschriebenen Arten besteht, wurden die meisten Untersuchungen zum Lebenszyklus an Karenia brevis durchgeführt, die hier skizziert werden. Karenien folgen dem typischen Lebenszyklus eines Dinoflagellaten mit einer beweglichen, haploiden , asexuellen Zelle mit regelmäßigen mitotischen Teilungen. Diese binäre Spaltungsreproduktion findet etwa alle 2–10 Tage einmal statt, und die Teilung erfolgt hauptsächlich nachts (Brand et al., 2012). Sie produzieren gelegentlich diploide Planozygoten (mobile Zygoten), was bedeutet, dass sie zur sexuellen Fortpflanzung fähig sind. Es wurde beobachtet, dass sie sich im Prozess der Konjugation befinden, einer Art einzelliger sexueller Reproduktion. Sie können in ein hypnozygotes Zystenstadium eintreten, das eine oft dickwandige, ruhende Zyste ist, die aus einer sexuellen Fusion resultiert. Dies tritt auf, wenn die Umweltbedingungen ungünstig sind und es ermöglicht, dass es ruht und sich ausbreitet, um woanders Algenblüten zu wachsen.

Genetik

Karenia , wie alle Organismen in der Gruppe der Dinoflagellaten, sind charakteristisch für ihr einzigartiges permanent kondensiertes Chromatin , dem Nukleosomen und Histone fehlen . Die weniger dicht gepackten DNA-Schleifen bestehen aus aktiv transkribierter DNA. Das haploide Genom ist groß (etwa 30-mal so groß wie der Mensch) und enthält normalerweise eine große Menge sich wiederholender, nicht kodierender DNA . Sie stellen auch eine einzigartige Mitose dar, bei der die Kernhülle intakt bleibt und die mitotische Spindel zusätzliche nukleäre Mikrotubuli hat, die durch zytoplasmatische Kanäle durch den Kern gehen.

Das Genom von Karenia brevis wird auf etwa 1 x 10^11 bp geschätzt, obwohl das Genom bei keinem Mitglied dieser Gattung sequenziert wurde.

Toxizität

Karenia ist bekannt für ihre giftigen Blüten, die Fische, Meeresorganismen und andere Tiere töten. Diese Blüten, auch Rote Fluten genannt, verursachen weitreichende ökologische und ökonomische Schäden. Was diese schädlichen Algenblüten verursacht, ist noch wenig verstanden.

Karenia brevis ist für den Menschen von besonderer Bedeutung, da sie durch Ansammlung von Toxinen im Gewebe auch neurotoxische Schalentiervergiftungen (NSP) und Atemnot verursachen kann. Diese Toxine werden von Weichtieren ohne schädliche Auswirkungen aufgenommen, aber sie beunruhigen die Menschen, die die Weichtiere aufnehmen. Die Belastung wird durch Neurotoxine verursacht, die Brevetoxine genannt werden . Brevetoxine sind fettlöslich und können die Nahrungskette hinauf biomagnifizieren. Sie wirken, indem sie spannungsempfindliche Natriumkanäle aktivieren und zu lange offen bleiben lassen, was zu einer unkontrollierten Depolarisation der Nervenmembran führt. Dies führt zu anhaltendem Neuronenfeuern. Im Zusammenhang mit Brevetoxin wurden keine Todesfälle verzeichnet, jedoch wurden schwere Auswirkungen wie Übelkeit, Erbrechen und undeutliche Sprache festgestellt.

Verweise

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