Symmetry of green algal cells and their colonies resulting from adaptive phenotypic plasticity under planktonic life history

Abstract

The ability of a genotype to produce different phenotypic variations under different environmental conditions is called phenotypic plasticity, which in living organisms can manifest as changes in body symmetry. Geometric symmetry is an ideal but unattainable state in nature. If an organism existed in a world without any biotic and abiotic stressors, perhaps we could expect it to be perfectly symmetric. However, the living world is more complex than that and all organisms are constantly affected by countless environmental stressors. That is why we generally observe organisms more or less asymmetric. Green algae of the genus Desmodesmus are well known for their high degree of phenotypic plasticity. These organisms generally form coenobia, i.e. pseudocolonies of individuals originating from the same parent coenobium. Shape changes of this alga have been studied in the past, but mainly as a difference between unicellular and multicellular stage, or spiny or spineless morphotype. What has not received as much attention is the asymmetry of its coenobia. In my thesis, I described how the asymmetry of Desmodesmus communis changed under different conditions that occur during a planktonic life. For this I used the highly developed methods of landmark-based geometric morphometrics. It has been discovered that...

Schopnost genotypu vytvářet různé fenotypové variace při různých podmínkách prostředí se nazývá fenotypová plasticita, která se u živých organismů může projevovat jako změny v symetrii těla. Geometrická symetrie je ideální, ale v přírodě nedosažitelný stav. Pokud by organismus existoval ve světě bez jakýchkoliv biotických a abiotických stresorů, snad bychom mohli očekávat, že pak bude dokonale symetrický. Živý svět je však složitější a na všechny organismy neustále působí nesčetné množství stresových faktorů prostředí. Z tohoto důvodu v přírodě spíše pozorujeme organismy více či méně asymetrické. Zelené řasy rodu Desmodesmus jsou známé svou vysokou fenotypovou plasticitou. Tyto organismy obvykle vytvářejí coenobia, tj. pseudokolonie jedinců pocházejících ze stejného mateřského coenobia. Tvarové změny této řasy byly studovány již v minulosti, ale především jako rozdíl mezi jednobuněčným a mnohobuněčným stádiem, případně morfotypem s ostny a bez ostnů. Čemu však nebyla věnována taková pozornost, je asymetrie jejích coenobií. Ve své diplomové práci jsem popsala, jak se asymetrie řasy Desmodesmus communis mění za různých podmínek, které nastávají během planktonního způsobu života. K tomu jsem použila vysoce moderní metody landmark-based geometrické morfometriky. Bylo zjištěno, že coenobia žijící v...