Rotalgen sind die großen „auch-ran“ der Pflanzenentwicklung. Obwohl sie bei weitem die verschiedensten Algen im Ozean sind, kommen sie selten im Süßwasser und nie an Land vor, und so hat fast niemand jemals von ihnen gehört(obwohl Sie jemals Sushi gegessen haben, hatten Sie sicherlich eine intime Begegnung mit roten Algen).
Warum dies sein könnte, ist seit langem ein Rätsel. Aber ein Team europäischer Wissenschaftler entdeckte 2013, dass sie schockierend wenige Gene für einen vielzelligen Organismus haben – weit weniger sogar als mehrere einzellige Grünalgen. Und das mag erklären, warum eine so vielfältige und reichlich vorhandene Gruppe von Algen niemals ihre Koffer für Land gepackt hat und warum Sie, wenn Sie vor Ihr Fenster schauen, ein Meer von Grün und nicht rot sehen. Was ist mit den armen Rotalgen passiert? Aber zuerst fragen Sie sich vielleicht etwas noch Grundlegenderes – was sind Rotalgen?,
Rotalgen – wiederum Algen-sind dank des lichterntenden Pigments Phycoerythrin rot. Rotes Licht dringt nicht gut in Wasser ein. Blaues Licht tut-es ist die letzte Farbe, die in der Dämmerungszone verschwindet. Phycoerythrin absorbiert und erntet Energie aus blauem Licht und reflektiert Rot, was Algen, die es besitzen, einen Vorteil beim Leben in tieferem Wasser gibt. Natürlich haben Rotalgen auch Chlorophyll wie andere photosynthetische Organismen, und nicht alle Rotalgen sehen rot aus. Einige erscheinen blau oder grün aufgrund einer Fülle anderer Pigmente und eines Mangels an Phycoerythrin., Einige Rotalgen sehen nicht wie Algen aus und bauen sich tatsächlich harte Skelette wie Korallen und werden treffend „Korallenalgen“genannt.
Zwei bekannte, wirtschaftlich wichtige Produkte werden aus Rotalgen hergestellt. Carrageen, die gallertartigen Texturierungsmittel, die alles von Eis bis Salatdressing cremig glatt machen, werden aus ihren Zellwänden extrahiert. Und Nori-die allgegenwärtige Algen-Sushi-Hülle-wird trotz ihres getrockneten dunklen Olivfarbtons aus Rotalgen hergestellt.
Rotalgen gibt es schon lange., Sie stellen die ersten identifizierbaren Fossilien dar, die wir von komplexem, sexuell reproduzierendem Leben haben. Es ist jedoch auch seit langem bekannt, dass sie bestimmte Macken besitzen. Eines der merkwürdigsten: Ihnen fehlen Flagellen und die Zellschwänze sind so weit verbreitet, dass selbst wir sie (oder besser gesagt Männer) zusammen mit so entfernten Verwandten wie Farnen und pilzartigen Pflanzenpathogenen, den sogenannten Wasserschimmelpilzen, haben. Rotalgen fehlen auch Zentriolen, die zellulären Mikrostrukturen, die helfen, die Zellteilung zu orchestrieren, obwohl Nadelbäume, Blütenpflanzen und die meisten Pilze sie auch fehlen.,
Die Red alga Wissenschaftler sequenzierten war Irish Moss-Chondrus crispus – ein Algen häufig an den Küsten des Nordatlantiks verstreut gefunden. In seinem Genom fanden sie 9.606 Gene. Zum Vergleich: Die einzellige Grünalge Chlamydomonas reinhardtii hat 14.516 Gene, während die fußgängergrüne Pflanze Arabidopsis thaliana 27.416 Gene hat. Dass ein großer, komplexer Organismus bequem mit nur zwei Dritteln der Gene eines einzelligen Organismus arbeiten kann, ist eine beeindruckende und verblüffende Entdeckung.,
um Zu wiederholen: Dieser Organismus
kann auf 2/3 der Anzahl der Gene ausgeführt werden, die benötigt werden, um dies mit Strom zu versorgen:
Chondrus scheint auch sein Genom auf das Wesentliche reduziert zu haben und Gene zu eliminieren, die redundante Funktionen in anderen Organismen ausführen. Es hat 82 Gene für die Herstellung von Ribosomen, verglichen mit 349 in der grünen pflanze Arabidopsis. Welche Gene es hat, ist sehr eng voneinander entfernt.
Zusätzlich zum Fehlen flagellenspezifischer Gene – was angesichts der Tatsache, dass Rotalgen keine Flagellen haben, keine Überraschung war-besaß Irish Moss nur ein lichtempfindliches Protein: ein Kryptochrom. Lichtempfindliche Proteine erlauben Organismen zu „sehen“; Ihre befinden sich in Ihrer Netzhaut., Pflanzen verwenden ihre Lichtsensorproteine, um ihr Wachstum und ihre Entwicklung zu lenken, und die meisten haben mehrere. Für einen photosynthetischen Organismus war es also eine weitere große Überraschung, nur einen zu besitzen.
C. crispus hat auch sehr wenige Introns-Abschnitte von RNA in Genen, die während der Produktion von Proteinen herausgearbeitet werden. Die wenigen, die es hat, sind klein und dienen wahrscheinlich lebenswichtigen regulatorischen Funktionen, wodurch die Proteinproduktion erhöht oder verringert wird, wenn die Bedingungen dies rechtfertigen. Der Rest der Eukaryoten – alles irdische Leben mit Ausnahme von Bakterien und Archaeen-haben Intronen in Hülle und Fülle.,
Zusammen führten diese Beweise dazu, dass das Wissenschaftlerteam darauf hinwies, dass die Rotalgen einen „evolutionären Engpass“ erlebten – ein Ereignis, bei dem die Population der Rotalgen und ihrer Genome drastisch schrumpfte. Die Wissenschaftler schlagen vor, dass sie sich irgendwann kurz nach der Entwicklung von Rotalgen an eine Umgebung anpassen, die einen starken selektiven Druck auf kleine Körpergrößen ausübt, die Fähigkeit, mit sehr wenig Nahrung auszukommen, oder vielleicht beides. Die Folge war die drastische Verringerung der Genomgröße, das Beschneiden von Intronen, nicht kodierende DNA und überflüssige Gene aus dem Genom.,
Was könnte diesen Engpass ausgelöst haben? Die Autoren schlagen vor, dass die Gewohnheiten der Rotalgen Cyanidioschyzon merolae und Galdieria suphuraria einen Hinweis enthalten können: Beide leben in heißem, saurem Wasser. Ein durch eine so extreme Umgebung induzierter Genomdruck kann auch erklären, warum Chondrus eine ungewöhnlich hohe Anzahl von Genen ohne bekannte Gegenstücke in anderen Organismen aufweist. Sobald Rotalgen die Grenzen ihres Säurebades verlassen haben, waren sie möglicherweise gezwungen, Gene für viele Funktionen, die im normalen Meerwasser benötigt werden, von Grund auf neu zu erfinden.,
Es ist nicht ersichtlich, warum saures heißes Wasser kleine Genome begünstigen sollte, aber anscheinend bei lebenden Rotalgen. Da Cyanobakterien (Blaualgen)-die wahrscheinlichen Hauptkonkurrenten der frühen Rotalgen – dafür bekannt sind, das Zeug zu meiden, haben diese verbotenen Umgebungen möglicherweise eine goldene Gelegenheit für frühe Rotalgen geschaffen, an einem Ort zu gedeihen, den nur wenige andere Organismen ausnutzten. Auf der anderen Seite könnte ihr Prozess durch Feuer sie zu ewiger Haft im Meer verurteilt haben., Ohne ein großes und redundantes Genom, aus dem die Evolution spielen und leicht neue Gene erzeugen konnte, fehlte ihnen das genetische Potenzial, das notwendig war, um den Ozean für die schöne neue Welt des Landes zu verlassen.