| Nephroselmis | ||||||||||||
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Nephroselmis olivacea, Illustration von 1878 | ||||||||||||
| Systematik | ||||||||||||
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| Wissenschaftlicher Name | ||||||||||||
| Nephroselmis | ||||||||||||
| Stein, 1878 |
Nephroselmis ist eine Gattung von Grünalgen, sie ist die Typusgattung der Familie Nephroselmidaceae, der Ordnung Nephroselmidales und der Klasse Nephrophyceae [Nephroselmidophyceae]. Vertreter der Gattung können Endosymbionten von Hatena arenicola sein, evtl. liegt auch ein Fall weit fortgeschrittener Kleptoplastidie vor.
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Der Zellkörper ist in der Breite abgeflacht. Auf der ventralen Seite („Bauchseite“) befinden sich zwei ungleiche Flagellen (Geißeln); diese sind „heterodynamisch“ (von ungleicher Dynamik): die kürzere schlägt in die vordere Richtung, während die längere nachschleift. Die Mitglieder der Gattung haben einen einzelnen becherförmigen Chloroplasten mit einem Augenfleck (Stigma) an seinem vorderen bauchseitigen Rand unterhalb der kürzeren Geißel und einem Pyrenoid mit Stärkeplatten. Eine Vakuole befindet sich auf der linken Vorderseite, der Zellkern auf der rechten Seite. Das System der Geißelwurzeln besteht aus einem Rhizoplast und drei mikrotubulären Wurzeln, von denen eine mehrschichtig (multilayered) ist.
Die Oberfläche der Zelle ist mit zwei bis vier Schichten nicht-mineralisierter Schuppen (scales) bedeckt, während die Oberfläche der Flagellen Mastigoneme („Haare“, flagelläre Schuppen) hat. Die Schuppen der Flagellen bestehen aus mindestens zwei Schichten, die zweite ist charakteristisch stäbchenförmig. Darüber hinaus hat Nephroselmis entweder eine dritte Schicht aus flagellären Schuppen oder Schuppen der Geißelgrube (flagellar pit scales).
Die Morphologie der Schuppen ist ein wichtiges taxonomisches Merkmal für die Unterscheidung zwischen den Arten. Zu den charakteristischen morphologischen Merkmalen von Nephroselmis spinosa, gehört ein besonderer einzigartiger äußerer Schuppentyp mit einem Rücken, der sich über etwa 1 μm erstreckt, leicht gekrümmt ist und am Ende eine Hakenform hat (spinosa, deutsch ‚dornig‘, englisch spinous).
Zwischen der räuberischen Kathablephariden-Art Hatena arenicola als Wirt und der grünen (photosynthetischen) Nephroselmis rotunda als Endosymbiont findet eine ganz spezielle Symbiose statt. Die Beobachtungen dieser Interaktion werden so interpretiert, dass dieses Symbiose-Stadium zu einer sekundären Endosymbiose führt, die eine völlig neue Lebensform hervorbringt. Diese Symbiose unterscheidet sich von anderen berichteten Fällen von anhaltender Symbiose dadurch, dass das Symbiontenplastid (der Chloroplast von N. rotunda) selektiv bis zum Zehnfachen der normalen Größe vergrößert ist. Mami Nomura et al. bewerteten diese Symbiose im Jahr 2020 neu als Kleptoplastie, denn Hatena arenicola ernährt sich von den Nephroselmis-Algen, behält dabei aber deren Chloroplasten, vergrößert diese und nutzt sie selbst für die Photosynthese. Sie erlaubt es diesen darüber hinaus sogar, sich zu teilen und damit fortzupflanzen Offenbar kann sie sich selbst nur mit diesen erworbenen Plastiden teilen und fortpflanzen. Die Retention (Beibehaltung) der Nephroselmis-abgeleiteten Kompartimente (Plastiden) ist augenscheinlich eine Voraussetzung für den Zellteilungsprozess von H. arenicola, da die Zellteilung nur bei Individuen von H. arenicola beobachtet wurde, nachdem sie Teile (insbes. den Chloroplasten) von N. rotunda in ihren Zellkörper eingebaut haben. Daher kann dieser Prozess als eine (sehr fortgeschrittene) Form der Kleptoplastie gelten.
Gemäß den 2009 vorliegenden Berichten und Dokumentationen ist seit etwa 2009 klar, dass die Gattung Nephroselmis weltweit verbreitet (kosmopolitisch) ist. Alle Arten von Nephroselmis sind Meeresbewohner, mit Ausnahme von Nephroselmis olivacea, die ausschließlich in Süßwasserumgebungen vorkommt.
Die Lebensweise von Nephroselmis wird als mixotroph eingestuft: Zusätzlich zur Photosynthese ernähren sich diese Protisten von Bakterien durch Phagozytose.
Das Potential zur Produktion von Biokraftstoff durch geeignete Stämme von Nephroselmis ggf. nach bestimmten Behandlungen wurde in einer im April 2022 veröffentlichten Studie untersucht. Als Kandidat für die Biodieselproduktion erwies sich das Isolat Nephroselmis sp. KGE2 unter Verwendung saurer Grubenwässer (acid mine drainage, AMD) als Eisenquelle. Das vorgeschlagene Verfahren kann nützlich sein, um die Engpässe des Mikroalgenanbaus zu überwinden. Dies kann die Kommerzialisierung der Herstellung von Biokraftstoffen wirtschaftlicher machen. Die Produkte können dann fossile Rohstoffe ersetzen, ohne Netto-Emission des Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) freizusetzen (zero carbon emission).
Der Lebenszyklus aller Arten der Gattung Nephroselmis ist haplontisch.
Die bei Nephroselmis astigmatica dokumentierte Zellteilung als Form der ungeschlechtlichen Vermehrung ist die longitudinale binäre Spaltung (Schizotomie).
Beobachtungen der sexuellen Fortpflanzung sind bei Nephroselmis nur bei der Art Nephroselmis olivacea bekannt und dokumentiert (Stand 1989). Diese Art ist auch die einzige bekannte Süßwasser-Art in der Gattung (Stand April 2026). Der sexuelle Paarungsmechanismus ist isogam heterothallisch, die beiden Gametentypen plus und minus sind morphologisch ähnlich, haben aber unterschiedliche Rollen während des Paarungsprozesses. Der Minus-Gamete bindet sich an das Substrat, die Plus-Gamete heftet sich mit der Basis der Geißel an die dorsale Seite des Minus-Gameten.
Die Gattung Nephroselmis ist nach Analysen aus dem Jahr 2009 monophyletisch; sie erscheint wiederholt in den Ergebnissen phylogenetischer Analysen basal, d. h. als frühe Divergenz der Kern-Chlorophyten. Daher ist die Gattung von phylogenetischer Bedeutung, um die frühe Entwicklung der Chlorophyta zu verstehen. Gemäß einer Veröffentlichung von Gulbrandsen et al. aus dem Jahr 2021 tauchte Nephroselmis als eine der frühesten abzweigenden Kladen der Kern-Chlorophyten auf. Die Verwandtschaftsbeziehungen zwischen Nephroselmis und ihren Schwestergruppen sind jedoch (mit Stand 2021) noch nicht geklärt. Die drei Prasinophytae-Gattungen Nephroselmis, Pycnococcus und Picocystis verzweigten sich aber offenbar als eine Klade (abgekürzt NPP) von den Kern-Chlorophyten. Diese Vorstellungen lösen frühere von Adl. et al. aus dem Jahr 2012 und Faria et al. aus dem Jahr 2011 ab bzw. präzisieren sie. Die Klasse Nephroselmidophyceae gilt als in der frühen Radiation der Chlorophyta, auch wenn die strenge phylogenetische Position noch ungewiss ist.
Die Familie Nephroselmidaceae wurde früher (2009) der Ordnung Pseudoscourfieldiales zugeordnet, die aus ihr und den Pseudoscourfieldiaceae bestand. Bereits 2007 wurde jedoch die heute (Mai 2026) noch gültige Ordnung Nephroselmidales vorgeschlagen.
Zur Gattung Nephroselmis gehören mit Stand 11. Mai 2026 folgende Arten:
Gattung Nephroselmis F. Stein, 1878(N,A,W) [Heteromastix Korshikov, 1921(W)]
Verschiebung(en) zu anderen Gattungen: