Biology for Beginners: What is Spirogyra?

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Spirogyra is a filamentous algae, commonly found in freshwater ditches and ponds. Go through this article for a brief overview about these algae.

Spirogyra is also known as pond silk, as its filaments shine like silk due to the presence of mucilage. The outer cell wall has pectin which dissolves continuously, thereby producing the mucilage. Spirogyra filaments are slippery and float in large masses.

Spirogyra is a genus of green algae that belong to the order Zygnematales. Estas algas filamentosas de fluxo livre são caracterizadas por cloroplastos em forma de fitas que são dispostos de forma helicoidal dentro das células. Assim, o nome é derivado da disposição em espiral dos cloroplastos nestas algas. Esta característica é exclusiva deste gênero, que tem cerca de 400 espécies.

Spirogyra – Parts and Structure

Spirogyra tem filamentos longos e não ramificados com células cilíndricas que são conectadas de ponta a ponta. A parede celular é constituída por uma camada externa de pectina e uma camada interna de celulose. A superfície interna da parede celular é forrada com uma fina camada de citoplasma. Os cloroplastos em forma de fita espiralada são incorporados nesta camada de citoplasma. O número de fios de cloroplasma em cada célula pode variar entre 1 e 16. Cada fio de cloroplasto tem vários corpos redondos chamados “pirenóides”, que são responsáveis pela produção de amido. Cada célula tem um vacúolo central, e um núcleo proeminente que é suspenso por finos fios de citoplasma que estão ligados à parte interna da parede celular. As células são longas e finas, e cada filamento de espirogyra mede entre 10 a 100 micrómetros de largura. Algumas vezes, estes filamentos desenvolvem estruturas radiculares para se fixar ao substrato.

Vegetative, Asexual, and Sexual Reproduction

Vegetative reproduction happens through fragmentation of the filaments. A fragmentação acontece de diferentes maneiras. Em caso de lesões mecânicas, o filamento de espirogyra quebra-se em fragmentos, e cada fragmento evolui para um novo filamento. Em alguns casos, as lamelas médias das paredes das extremidades das células dissolvem-se, causando assim a quebra do filamento. Isto acontece quando a temperatura e o pH da água muda. Também tem sido observado que as lamelas das paredes das extremidades sobressaem para dentro das células adjacentes, quebrando assim o filamento. A ilustração dada abaixo mostra a fragmentação de um filamento de espirogyra enquanto as paredes das extremidades crescem para dentro, causando assim fragmentação.

Reprodução assexuada em espirogyra envolve a formação de akinetes, aplanósporos, ou ázigos-gosporos/partenósporos. Em condições desfavoráveis, alguns tipos de espirogyra formam esporos de parede espessa em repouso chamados akinetes. Para este fim, algumas células do filamento contraem-se, perdem água e formam paredes espessas de celulose e pectina. Estes esporos são chamados de akinetas que podem formar novos filamentos durante condições favoráveis. O processo de formação dos akinetes é semelhante ao dos akinetes, mas os primeiros têm paredes mais finas. Estes esporos não-móteis desenvolvem novos filamentos quando o filamento pai se decompõe. Azygospores ou partenosporos são aqueles gametas que não se fundem durante a reprodução sexual. Os protoplastos das células formam gametas que se fundem com os gametas de outras células. Se tal fusão não acontecer, os gametas reproduzem-se assexuadamente, e são chamados de azygospores.

Reprodução sexual em espirogyra pode ser de dois tipos: conjugação escalariforme e conjugação lateral. Na conjugação escalariforme, dois filamentos se juntam e ficam lado a lado. A mucilagem das paredes das células os mantém juntos. As células de cada filamento desenvolvem pequenas estruturas semelhantes a tubos que se fundem para formar canais de conjugação. Os gametas masculinos de um filamento viajam através destes canais e fundem-se com os gametas femininos no outro filamento, para formar zigotos, que são ovais ou circulares. Após a conjugação, um filamento torna-se vazio, e o outro tem zigotos. Uma vez que os zigotos são liberados, os filamentos pais morrem. Os zigotos esperam por condições favoráveis para germinar.

Conjugação Escalariforme

Na conjugação lateral, o conteúdo das células adjacentes agem como gâmetas masculinos e femininos. Assim, as células adjacentes de um mesmo filamento desenvolvem tubos de conjugação. Existem dois tipos de conjugação lateral – direta e indireta. O estilo de formação do canal da conjugação difere nestes dois métodos. Na conjugação lateral direta, os canais de conjugação se desenvolvem quando as paredes das extremidades das células adjacentes perdem contato com sua lamela média. Em outras palavras, as células adjacentes se fundem através da lamela média. No caso da conjugação lateral indireta, as células que agem como gametas masculinas formam canais de conjugação separados que se conectam com suas células adjacentes, as quais agem como gametas femininas. Em ambos os casos, os gâmetas masculinos entram em suas células adjacentes e se fundem com os gâmetas femininos. After conjugation, alternate cells of the same filament have zygotes and others will be empty.

Direct Lateral Conjugation

Indirect Lateral Conjugation

Spirogyra is commonly found in clean water and it produces food through the process of photosynthesis. Usually, spirogyra algae are seen as floating slimy masses, during summer. They are often referred to as ‘scum’. Though they grow underwater during spring, these algae come to the surface when there is enough sunlight. They produce oxygen as a byproduct of photosynthesis. This is the reason why such scum has tiny gas bubbles in it.