Karofyytit (Charophyceae) — viherlevät, kasvien lähimmät sukulaiset

Karofyytit (Charophyceae) — viherlevät, kasvien lähimmät sukulaiset: tutustu niiden evoluutioon, kloroplastien kehitykseen ja merkitykseen maakasvien syntyssä.

Charophyceae-heimo on kasveja lähimpänä olevia viherleviä.

Niiden tarkasta sijoittumisesta käydään keskustelua. Jotkut kasvitieteilijät suosittelevat, että nykyistä kasvikuntaa laajennetaan siten, että siihen kuuluvat myös karofyytit ja klorofyytit.

Toiset luokittelevat Charophyceae-lajin omaksi luokakseen Charophyta-luokkaan, ja Chlorophyta-luokka on edelleen erillinen luokka. On myös muita mahdollisuuksia.

Kasvitieteilijät ovat yksimielisiä siitä, että karofyytit ovat organismeja, jotka ovat läheisimmin sukua maakasveille (embryofyytit).

Monet kasvien monimutkaisista, sukupuoliseen lisääntymiseen liittyvistä ominaisuuksista kehittyivät ensin karofyyseissä. cpDNA:n (kloroplastien DNA) analyysi osoittaa, että kasvien kloroplastien ominaisuudet kehittyivät myös ensin karofyyseissä, ennen kuin Zygnematales-heimo erosi linjasta, joka johti Coleochaetales- ja Charales-heimoon sekä maakasveihin.

Taksonomia ja sukulaisuussuhteet

Karofyytit muodostavat heterogeenisen ryhmän, jonka tarkka taksonominen asema on ollut muuttuva tutkimustiedon karttuessa. Perinteisesti Charophyceae tai Charophyta on erotettu muista vihreistä levistä, mutta eri tutkimukset ja luokittelut käyttävät eri tasoja (heimo, luokka, divisio). Modernit molekyylitutkimukset ovat tarkentaneet käsityksiä: useimmat tutkijat ovat yhtä mieltä siitä, että jotkin karofyytiryhmät ovat lähimpiä maakasveille, mutta tarkka sister-ryhmä (esim. Zygnematales/Zygnematophyceae tai Coleochaetales/Coleochaetophyceae) on ollut keskustelun kohteena. Aiemmat cpDNA-analyysit antoivat yhden kuvan kehityshistoriasta, mutta laajemmat genomi- ja monigeenitutkimukset ovat tuoneet lisävalaistusta ja ajoittain muuttaneet käsityksiä.

Rakenne ja ominaisuudet

Karofyytit vaihtelevat yksisoluisista ja yksinkertaisista filamenttisista muodoista monimutkaisiin monisoluisiin rakenteisiin, kuten Charales-heimoon kuuluvissa kivilevätyypeissä. Useilla karofyyseillä on piirteitä, jotka yhdistävät ne maakasveihin: solun seinän koostumus ja solunjakautumistapa, plasmodesmit (solujen välisten yhteyksien esiintyminen), sekä osa fotosynteettisistä ja soluelintoimintoihin liittyvistä rakenteista. Monet ryhmät ovat makean veden lajeja, osa esiintyy soissa tai kosteikoissa ja joitakin lajeja tavataan myös rannikolla tai murtovedessä.

Lisääntyminen ja elinkierto

Karofyytit käyttävät erilaisia lisääntymistapoja: jotkut lisääntyvät suvullisesti konjugaatioiden kautta (kuten Zygnematales), toiset käyttävät oogamiaa eli suurta emotumaa ja pienempiä siittiöitä (kuten Charales ja Coleochaetales:ssa esiintyvät muodot). Useilla ryhmillä on zygotinen meioosi eli suvullinen hedelmöitys johtaa zygotiin, joka käy läpi meioosin ja tuottaa haploidisia itiöitä tai solmuja. Monet piirteet, kuten monimutkaisempi hedelmöitymisprosessi ja tietyt entsyymit ja soluseinän komponentit, näyttävät esiintyneen karofyytissä ennen kuin ne kehittyivät maakasveissa.

Ekologinen merkitys ja levinneisyys

Karofyytit ovat tärkeitä makean veden ekosysteemeissä: ne voivat muodostaa tiheitä kasvustoja järvien ja lampien pohjassa, tarjota elinympäristöjä ja ravintoa muille eliöille sekä vaikuttaa veden kemialliseen tasapainoon. Joissakin vesistöissä runsas karofyytikasvusto voi parantaa vedenlaatua, koska ne sitovat ravinteita ja stabiloivat sedimenttejä. Fossiilisia jäänteitä ja morfologisia piirteitä vertaamalla tutkijat ovat myös käyttäneet karofyyttejä ymmärtääkseen, miten kasvit siirtyivät vesistöistä maalle.

Yleisesti esiintyvät ryhmät

Charophyceae-heimoon kuuluvat yleensä seuraavat ryhmät:

• Charales – usein suuriksi ja monimutkaisiksi kasvavien kivilevien kaltainen ryhmä, jolla on selkeä varsi- ja haararakenteinen kasvutyyppi ja erityinen hedelmöitymistapa. Monet lajit kasvavat järvien ja lampien pohjassa.
• Coleochaetales – vähäisemmin haarautuneita monisoluisten lajien joukko, joiden solurakenne ja lisääntymistavat muistuttavat joissain piirteissä maakasveja. Coleochaete-tyyppiset lajit ovat usein levämäisiä ja kiinnittyneitä alustoihin.
• Zygnematales (Zygnematophyceae) – konjugointilevänä tunnettu ryhmä, johon kuuluu sekä yksisoluisia että filamenttisia muotoja; desmidit luetaan usein tähän ryhmään. Zygnematalesin sukulaisuussuhteet maakasveihin ovat olleet erityisen kiinnostuksen kohteena, ja monet uudet analyysit osoittavat, että tämä ryhmä voi olla läheisin eläville maakasveille.
• Klebsormidiales ja muut lähisukulaisryhmät – pienempiä filamenttisia ja yksisoluisia karofyyttejä, jotka elävät usein kosteissa maaympäristöissä tai pintavesissä ja joiden rooli evoluutiossa liittyy sopeutumiseen vaihteleviin kosteuden olosuhteisiin.

Taksonominen luokittelu tarkentuu edelleen uusien molekyylisten menetelmien ja genomiikan myötä. Karofyytit ovat keskeinen ryhmä ymmärtääksi kasvien evoluutiota ja siirtymää vedestä maalle, ja tutkimus niiden genomista ja biologiasta jatkuu aktiivisena.

Kysymyksiä ja vastauksia

Kysymys: Mitä Charophyceae-heimo on?

K: Mitä keskustelua käydään Charophyceae-heimon luokittelusta?

K: Miten Charophyceae-heimo liittyy maakasveihin?

K: Minkä kasvien ominaisuuksien uskotaan kehittyneen ensin charophyceoissa?

K: Mikä on cpDNA:n analyysin merkitys suhteessa Charophyceae-heimoon?

K: Mitkä ryhmät kuuluvat tyypillisesti Charophyceae-heimoon?

K: Miten jotkut kasvitieteilijät luokittelevat Charophyceae-heimon?

Hae kirjaimella