Una roccia coperta di alghe
Le alghe verdi sono un gruppo eterogeneo di organismi eucarioti classificati nel phylum Chlorophyta. Sono considerati eucariotici perché le singole cellule possiedono una caratteristica strutturale prominente nota come nucleo, che ospita le sostanze chimiche responsabili dell’ereditarietà e della regolazione metabolica.
Il phylum è uno dei numerosi phyla algali nel regno Protista, dove le alghe sono raggruppate in base alla pigmentazione, riserve di stoccaggio di carboidrati e composizione della parete cellulare.
Le alghe verdi si trovano in terreni umidi e habitat di acqua dolce e salata; la maggior parte si crede di essere d’acqua dolce-dimora. Il phylum è composto da almeno ottomila specie. Alcune stime collocano questo numero a diciassettemila specie. Diverse caratteristiche condivise supportano l’ipotesi che questi organismi e piante terrestri derivino da un antenato comune.
Caratteristiche Generali
Le alghe verdi, o chlorophytes, possono essere unicellulari, pluricellulari, coloniale, o filamentose. Le forme multicellulari possono dimostrare una certa differenziazione del tessuto ma non alla complessità visualizzata dalle piante terrestri. Le alghe coloniali tendono a raggrupparsi in un modello simile a una sfera o un disco cavo. Alcune forme filamentose sono coenocitiche, il che significa che hanno perso una parte o tutte le loro pareti trasversali.
Le pareti cellulari sono costituite da cellulosa. Di solito ci sono due strati di cellulosa fortificati dalla pectina. Alcune forme unicellulari hanno una lorica (parete sottile o cuticola), che è separata dal protoplasto da una matrice gelatinosa o acqua.
Il phylum Chlorophyta prende il nome dal prominente cloroplasto verde, una struttura cellulare contenente pigmenti che svolgono la fotosintesi, simile a quella che si trova nelle piante superiori.
I cloroplasti sono verdi perché i pigmenti accessori, che comprendono xantofille e carotenoidi vari, non mascherano le clorofille, i principali pigmenti fotosintetici, presenti.
Tutte le classi contengono clorofille a e b. La clorofilla c è stata trovata in alcune specie della classe Prasinophyceae. I cloroplasti sono strutture a doppia membrana con tilacoidi (pieghe membranose) impilati in gruppi da due a sei.
Il carboidrato di stoccaggio è amido. I grani di amido possono essere trovati raggruppati attorno ai pirenoidi (corpi proteici), se sono presenti. Tuttavia, si trovano generalmente sparsi in tutta la porzione fluida del cloroplasto.
Le clorofite possiedono due o quattro flagelli (appendici a forma di frusta per la motilità) almeno una volta durante il loro ciclo vitale, anche se alcune forme hanno un singolo flagello. Oltre a fornire la motilità, i flagelli possono svolgere un ruolo chiave nel processo sessuale per alcune forme unicellulari.
Vi è un notevole dibattito sulla classificazione delle alghe verdi. La maggior parte dei tassonomisti attualmente classificano Chlorophyta nel regno Protista. A causa delle molte somiglianze con le piante terrestri, molti tassonomisti ritengono che Chlorophyta dovrebbe avere un proprio regno. Le specie viventi di charophytes sono raggruppate in tre classi: Chlorophyceae, Charophyceae e Ulvophyceae.
Chlorophyceae
Spirogyra – Chlorophyceae
La classe Chlorophyceae è la più grande in termini di numero di specie elencate. I membri hanno due o più flagelli; una vasta gamma di strategie riproduttive sessuali e asessuate; produzione di uno zigospore dopo la riproduzione sessuale; e mitosi che coinvolge i ficoplasti (microtubuli che separano i nuclei figlia durante la divisione). I generi rappresentativi includono Chlamydomonas, Pandorina, Volvox e Gonium.
Le specie di Chlamydomonas sono unicellulari, con due flagelli apicali e un cloroplasto a forma di coppa. Gonium è una specie coloniale con quattro o più cellule senza differenziazione funzionale o morfologica. Le specie di Pandorina formano colonie sferiche con differenziazione limitata e organizzazione strutturale.
Le colonie di Volvox possono consistere fino a sessantamila cellule e dimostrare una certa specializzazione strutturale. Porzioni della colonia hanno cellule con grandi flagelli e stimmate. Queste cellule sembrano essere specializzate per la motilità delle colonie. La regione posteriore è costituita da cellule con piccoli flagelli e senza stimmate. Questi sembrano essere responsabili della riproduzione.
Charophyceae
Charophyceae contiene asimmetrico cellule che possono o non possono essere motili. Le cellule mobili hanno due flagelli apicali. La riproduzione sessuale è caratterizzata dalla formazione di uno zigospore e di una meiosi zigotica.
Questa classe è simile alle piante terrestri in quanto gli involucri nucleari si dissolvono durante la mitosi, il che non è il caso delle altre due classi. Il genere Chara include membri che assomigliano a piante vascolari. Le specie Chara hanno un asse centrale e estensioni ramificate.
Questi organismi dimostrano una crescita apicale che inizia con una cellula apicale, che è analoga ai meristemi apicali delle piante terrestri. Spirogyra è un genere filamentoso ben noto che si distingue per i cloroplasti a spirale. La riproduzione sessuale è caratterizzata dalla formazione di un filamento di coniugazione tra due cellule che consente il trasferimento del gamete.
Ulvophyceae
Ulvophyceae è una classe diversificata di organismi principalmente marini che possono consistere in piccole forme coloniali, forme filamentose, sottili fogli di cellule o complessi coenocitici. La riproduzione è per alternanza di generazioni, con meiosi che si verificano nelle spore.
Ci possono essere due o più flagelli, se sono presenti flagelli. Il genere Ulva, noto anche come lattuga di mare, mostra un foglio verde di cellule che si trovano nelle acque intertidali. La riproduzione comporta un’alternanza isomorfa di generazioni.
Ulothrix contiene alghe filamentose d’acqua dolce che possono attaccarsi alle superfici tramite una presa veloce. Ulothrix genera asessualmente zoospore e aplanospore. Le specie sono in grado di riprodursi sessualmente per formazione di uno zigote eterotallico/zigospore da gameti isogami.
Strategie riproduttive
I clorofiti si riproducono sessualmente, il che comporta l’alternanza di stadi aploidi (organismi con metà del set cromosomico completo) e diploidi. Gli organismi aploidi aplobiontici sono costituiti da forme aploidi mature che producono gameti per mitosi (divisione risultante in cellule discendenti identiche alla forma madre). I gameti compatibili si fondono e formano uno zigote diploide, che si divide per meiosi (divisione risultante in quattro cellule progenie aploidi) per formare quattro spore.
Un organismo diploide aplobiontico è costituito da forme diploidi mature che producono gameti per meiosi. Le alghe verdi diplobiontiche sono più complesse, con uno zigote sotto la mitosi in corso. Ciò si traduce nella formazione di talli aploidi e diploidi.
Il tallo aploide è indicato come il gametofito, e il tallo diploide è indicato come lo sporofito. I gametofiti generano gameti, mentre gli sporofiti producono spore. Questo modello è indicato come un’alternanza di generazioni.
I talli possono essere identici (isomorfi) o diversi (eteromorfi). Se un tallo produce sia sperma che uova, è considerato omotallico. Se l’uovo e lo sperma sono prodotti su talli separati, l’organismo è eterotallico.
I gameti possono essere isogami (indistinguibili e mobili) o eterogami (due tipi distinti). I gameti maschili si sviluppano nei gametangi noti come antheridia. I gameti femminili si sviluppano in oogonia (gametangi unicellulari) o archegonia (gametangi multicellulari). Gli zigoti spesso formano strutture di riposo a pareti spesse chiamate zigospore.
Il tipo più comune di spore è lo zoospore, che è una cellula flagellata. Le cellule possono formare zoospore singole o dividere mitoticamente per produrre molte zoospore. Le zoospore maturano in cellule vegetative in pochi minuti o giorni, a seconda della specie.
Le cellule vegetative possono o non possono mantenere i loro flagelli. Le zoospore sono tipicamente formate in compartimenti chiamati sporangi, ma possono formarsi dopo la meiosi in uno zigote.
La maggior parte delle zoospore assomigliano a membri del genere Chlamydomonas chlorophyte. Spore a pareti spesse, nonmotile chiamati akinetes possono essere formate e possono produrre zoospore tramite mitosi o formare strutture filamentose. Alcuni clorofiti formano aplanospore, che sono nonmotili.
Ecologia
Le clorofite si trovano in diversi habitat in tutto il mondo. Mentre la maggior parte abitano temperato, ambienti d’acqua dolce, forme marine e terrestri esistono anche. Le forme terrestri includono alcuni che vivono su terreni umidi, alcuni su rocce umide e alcuni in aree coperte di neve. Alcune forme terrestri sono specializzate come licheni, una stretta associazione tra un’alga e un fungo, o vivono su animali come tartarughe o bradipi.