Panoramica: Cos’è la Vorticella?

Vorticella è un protozoa (protista) che appartiene al Phylum Ciliophora. Come tali, sono ciliati eucariotici che possono essere trovati in habitat come corpi d’acqua dolce e salata tra gli altri.

Secondo gli studi, Vorticella è il più grande genere di ciliati peritrich sessili con oltre 100 specie identificate. A seconda dell’habitat, questa specie si nutrirà di una serie di materiale alimentare attraverso il vestibolo che funge da percorso di ingresso per il cibo.

Oltre ad essere parte della catena alimentare, svolge anche una serie di ruoli importanti nell’ambiente a beneficio degli esseri umani.

Alcune specie di questo genere sono:

• V. campanula
• V. citrina
• V. marina
• V. communis
• V. striata
• V. l’utricolo
• V. sphaerica

Classificazione

Vorticella è un genere di protozoi ciliati che è classificato, secondo il seguente:

• Regno: Chromalveolata
• Phylum: Cilophora
• Superphylum: Alveolata
• Classe: Oligohymenophorea
• Sottoclasse: Peritrichia
• Ordine: Sessilida
• Famiglia: Vorticellidae

Riproduzione e ciclo vitale

Come molti altri Infusori (minuscoli organismi acquatici come i protozoi) la divisione (fissione binaria) degli organismi in due (o talvolta più) cellule figlie ha dimostrato di essere uno dei mezzi di propagazione della Vorticella.

Prima che inizi la divisione degli organismi, il corpo dell’organismo si accorcia man mano che aumenta in larghezza. Questo è poi seguito dalla divisione del nucleo dove il macronucleo si divide amitoticamente mentre il micronucleo si divide mitoticamente. Questo è accompagnato dalla costrizione degli organismi che alla fine hanno diviso l’organismo in due o più organismi.

Mentre l’organismo genitore diviso per formare due o più Vorticella, vale la pena notare che solo uno dei nuovi organismi mantiene il gambo originale. Questo lascia l’altro a sviluppare nuove ciglia (ciglia temporanee) e infine un nuovo gambo attraverso il quale può attaccarsi a un altro substrato o superficie.

La fissione binaria di tale Peritrichia come Vorticella ha dimostrato di essere unica rispetto ad altri ciliati dato che è spesso disuguale e longitudinale (in quanto corre lungo l’asse orale-aborale dell’organismo).

rappresentazione Schematica di Fissione Binaria Longitudinale:

In questa rappresentazione schematica, è possibile identificare alcune parti di organismi, tra cui: il peristoma, micronucleo, macronucleo, un vacuolo contrattile, aboral ciglia così come il solco longitudinale.

Quando inizia la fissione binaria, il peristoma si chiude per primo quando il corpo (campana) dell’organismo si accorcia e aumenta di larghezza (allungamento trasversale). Il contrattile pulsa durante la divisione mentre il macronucleo si accorcia e si condensa (mentre si muove trasversalmente al centro della cellula).

Mentre la divisione continua, la costrizione inizia all’estremità anteriore della cellula e gradualmente divide la cellula lungo la sua lunghezza (dal peristoma e verso il gambo). Questo alla fine divise l’organismo in due parti disuguali (con una delle cellule figlie più piccola).

Mentre la cellula più grande conserva un gambo con cui può rimanere attaccata ad una superficie, quella più piccola manca di un gambo ma sviluppa ciglia aborali nella sua parte posteriore. Rispetto alla cella più grande con un gambo, la cella più piccola diventa più cilindrica in forma ed è noto come un teletroch.

Usando le ciglia aporali, la cellula nuota e si attacca a una superficie attraverso la sua scopula alla sua estremità aporale. La scopula è anche responsabile della produzione di un nuovo gambo per la cellula figlia che consente all’organismo di rimanere attaccato alla superficie. Nel tempo, la forma cilindrica si sviluppa in una forma a campana mentre l’organismo matura.

* Questa divisione richiede solitamente da 20 a 30 minuti.

Riproduzione/coniugazione sessuale

Oltre alla fissione binaria, è stato dimostrato che la Vorticella si riproduce anche attraverso la coniugazione (riproduzione sessuale).

Questo è diviso in due fasi principali che includono:

Formazione di micro e macro-coniuganti

Questa fase comporta un processo di fissione binaria che produce una cella più grande e più piccola (celle disuguali). Qui, la cellula più piccola (che può essere più di uno in alcuni casi) è conosciuta come il micro-coniugante.

I micro-coniuganti prodotti attraverso questa fase sviluppano ciglia posteriori e dopo essersi staccati dall’altra cellula più grande, nuotano e si attaccano ad altre superfici. Rispetto ai telotroch prodotti attraverso la riproduzione asessuata, i micro-coniuganti hanno dimostrato di essere di dimensioni più piccole. Inoltre, i micro-coniuganti non si sviluppano (metamorfosi) in forme adulte e non sviluppano un gambo. Dopo 24 ore, muoiono fuori piuttosto che encyst come alcuni dei telotrochs fanno durante le condizioni di contatto.

Inoltre, le cellule più grandi che hanno mantenuto un gambo passano attraverso modificazioni nucleari e si sviluppano in macro-coniuganti. In questo stato, i macro-coniuganti possono riprodursi sessualmente con micro-coniuganti vitali.

Fusione

La seconda fase della riproduzione sessuale è comunemente indicata come fusione dei coniuganti. Mentre i micro-coniuganti nuotano, possono entrare in contatto con i macro-coniuganti e attaccarsi alla parte inferiore del corpo cellulare vicino al gambo; A seguito di questo attaccamento, le ciglia dei micro-coniuganti cadono seguite da cambiamenti nel nucleare dei due coniuganti.

Mentre i macronuclei di entrambi i coniuganti degenerano (e assorbono nel citoplasma cellulare) il micronucleo nel macro coniugante subisce divisioni che danno luogo a quattro micronuclei mentre quelli del micro-coniugante si dividono più volte per produrre otto micronuclei.

In entrambi i coniuganti, tutti i micronuclei a parte uno degenere in modo che ogni coniugante abbia un singolo micronucleo (pronucleo femminile del macro coniugante e pronucleo maschile del micronucleo).

Il muro tra i due coniuganti scompare quindi permettendo ai due di unirsi. Questo è poi seguito dalla fusione dei due pronuclei con conseguente formazione di un nucleo zigote (synkaryon). La divisione dello zigote a sua volta produce sette macronuclei e un singolo micronucleo.

Il micronucleo subisce anche un’altra divisione per formare due micronuclei che sono separati dopo la divisione della cellula. Ciò si traduce in una cellula con un micronucleo e quattro macronuclei e l’altra con tre macronuclei e un micronucleo.

Le singole cellule e il micronucleo continuano anche con la divisione producendo in definitiva cellule con un macro e micro nucleo.

Il risultato finale di queste divisioni comprende sette cellule figlie che sviluppano gradualmente steli mentre metamorfosi. Una volta che sono completamente maturati, possono continuare il ciclo di vita.

Sopravvivenza in condizioni sfavorevoli

Nei casi in cui le condizioni circostanti risultino sfavorevoli alla Vorticella, alcuni studi hanno dimostrato che gli organismi si staccano dal substrato e nuotano liberamente in ambienti più favorevoli. Tuttavia, in caso di condizioni sfavorevoli estreme, si forma una cisti per la protezione.

Questo processo inizia con il ritiro del peristoma seguito dagli organismi che si contraggono in una palla. Viene quindi secreto un rivestimento gelatinoso che alla fine si solidifica e forma una capsula. L’incapsulamento circonda e protegge gli organismi nella durata delle condizioni ambientali estreme.

Mentre il nucleo e il vacuolo contrattile degli organismi potrebbe rimanere lo stesso quando la cisti è formato, può verificarsi durante questo periodo:

• Il nucleo può suddividere in diversi piccoli dischi
• ossea può anche iniziare a rompere in più sacs (alcuni dei quali possono rompere attraverso la cisti e nuotare liberamente)

** Normalmente, quando le condizioni migliorano, la cisti si rompono per liberare l’organismo. Una volta che gli organismi sono stati rilasciati nell’ambiente favorevole, il vacuolo contrattile si sviluppa e inizia a pulsare.

Mentre l’organismo si ingrandisce, viene prodotto un cerchio aborale di ciglia per formare un telotroch. L’organismo quindi nuota liberamente fino a quando non si attacca a un substrato in cui il gambo si sviluppa alla fine man mano che l’organismo matura.

Habitat

Vorticella sono spesso in tali corpi d’acqua come stagni, laghi, fiumi e torrenti, tra gli altri. Tuttavia, possono anche essere trovati in ambienti salini (acque salate) e vegetazione acquatica.

Questi ambienti sono ideali dato che sono fonti ideali di cibo. Come accennato, le Vorticelle sono solitamente attaccate ai substrati attraverso il loro gambo. Di conseguenza, generalmente non nuotano liberamente per trovare cibo. Tuttavia, nei loro ambienti acquatici, diventa facile ottenere cibo dai loro immediati dintorni nell’acqua.

Alimentazione

Essenzialmente, Vorticella sono alimentatori a sospensione. Qui, vale la pena notare che per la maggior parte, i telotroch sono non alimentatori. A questo punto (e in condizioni favorevoli) iniziano a riassorbire le ciglia somatiche che forniscono l’energia e il materiale necessari per la secrezione del gambo e le metamorfosi.

Una volta che gli organismi maturano e formano un gambo, si attaccano a un substrato e iniziano a nutrirsi di una serie di materiali nel loro ambiente circostante. Il peristoma è l’apertura attraverso la quale viene consumato il materiale alimentare. Intorno a questa apertura simile alla bocca ci sono le ciglia che svolgono un ruolo importante nel spazzare il materiale alimentare circostante nella scanalatura orale da consumare.

Dato che non si muovono / nuotano liberamente, la Vorticella dipenderà in gran parte dal materiale che si muove liberamente nel loro ambiente per il cibo. Questo include altri protozoi più piccoli, batteri e altro materiale organico minuscolo intorno a loro.

* Il peristoma (apertura a bocca) è anche l’apertura attraverso la quale Vorticella rilascia materiale di scarto nell’ambiente.

Struttura e caratteristiche

Utilizzando un microscopio a contrasto di fase, è possibile per gli studenti osservare facilmente le diverse parti e strutture di Vorticella.

Uno dei maggiori vantaggi dell’utilizzo di un microscopio a contrasto di fase è il fatto che rallenta la luce che entra nelle parti dense dell’organismo, il che a sua volta fa sì che alcune delle strutture siano distinte al microscopio rispetto alle parti meno dense.

Ancora più importante, questa tecnica consente di osservare gli organismi viventi, il che rende possibile visualizzare gli organismi mentre sono ancora vivi come sarebbero nel loro ambiente naturale.

* La procedura consiste semplicemente nell’ottenere l’organismo dall’acqua di stagno (o da qualsiasi altro corpo idrico in cui si trova l’organismo Vorticella) e osservarli sotto diversi ingrandimenti.

Immagine di Vorticella al microscopio a contrasto di fase:

Una delle caratteristiche più distinte di Vorticella è che hanno un corpo a forma di cono (a forma di campana). Nell’immagine sopra, è possibile vedere strutture sottili simili a capelli sulla parte superiore dell’organismo a forma di campana. Queste strutture sottili simili a capelli sono conosciute come ciglia e svolgono un ruolo importante di spazzare il materiale alimentare nel peristoma (ampia apertura circondata da ciglia).

Nella seconda immagine, è possibile vedere un gambo sottile alla base dell’organismo. Questo svolge un ruolo importante di attaccare l’organismo a un substrato che consente all’organismo di galleggiare e nutrirsi di materiale alimentare galleggiante nell’acqua. Il gambo non ramificato distingue Vorticella dagli altri ciliati.

Una delle sue altre caratteristiche è che il gambo contiene myoneme che è una fibrilla contrattile che rende possibile per il gambo di accorciare e bobina quando stimolato. Pertanto, se visto al microscopio, è possibile osservare il gambo arrotolato come una molla.

Questa è un’immagine di un gambo dritto e a molla:

Misure

Diverse specie di Vorticella variano in dimensioni. Per Vorticella campanula, il corpo a forma di campana ha dimostrato di misurare circa 157 micron di lunghezza e 99 micron di larghezza. Il gambo d’altra parte può variare considerevolmente da circa 53 micron fino a 4150 micron.

Importanza della Vorticella

Nel loro ambiente, le specie di Vorticella si nutrono di una vasta gamma di materiali e organismi tra cui altri protozoi e batteri più piccoli. Nel loro sistema alimentare, questo è importante dato che aiuta a controllare la popolazione di questi organismi nel loro ambiente.

Questa specie è abbondante nei sistemi di trattamento delle acque reflue e negli stagni acquatici. Come alimentatori galleggianti, le specie di Vorticella svolgono un ruolo importante in tali sistemi consumando e abbattendo la materia organica in questi ambienti.

Nei sistemi di trattamento delle acque reflue, aiutano nella scomposizione della materia organica, che e quindi contribuisce al trattamento delle acque reflue insieme ad altri sistemi incorporati nel sistema.

Più recentemente, il meccanismo di questi organismi è stato incorporato in sistemi di ingegneria artificiale per aiutare nella scomposizione di varie sostanze organiche.

di Ritorno da Vorticella di Protozoi

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Ping Sole, John C. Morsetto, Dapeng Xu, Bangqin Huang, Mann Kyoon Shin e Franziska Turner. (2018). Un quadro filogenetico basato su ITS per il genere Vorticella: trovare le lacune molecolari e morfologiche in un gruppo tassonomicamente difficile.