Χλωροφύκη

Κυτταρική δομή

Τα χλωροφύκη οφείλουν την ονομασία τους στο τυπικό πράσινο χρωματισμό τους. Συνήθως έχουν πράσινο χρώμα λόγω της επικράτησης των χρωστικών, χλωροφύλλης a και b, αλλά αυτό μπορεί να τροποποιείται λόγω
της έντονης παρουσίας άλλων χρωστικών (β-καροτένιο, ξανθοφύλλες). Διαθέτουν έναν αριθμό ευδιάκριτων χαρακτηριστικών, πολλά από τα οποία μοιράζονται με τα «φυτά της ξηράς» (Εμβρυόφυτα). Στα διαφορετικά είδη οι χλωροπλάστες παρουσιάζουν διαφορετική μορφή (δισκοειδής, πλακοειδής, δικτυωτή κ.α.). Τα πλαστίδια περιβάλλονται από διπλή μεμβράνη. Τα θυλακοειδή είναι διατεταγμένα σε 3-5 σειρές. Στο στρώμα των πλαστιδίων αποταμιεύεται άμυλο, συχνά γύρω από τα πυρηνοειδή.
Τα χλωροφύκη έχουν εύκαμπτο κυτταρικό τοίχωμα και αναπαράγονται με αγενή ή εγγενή τρόπο. Τα κυτταρικά τους τοιχώματα φέρουν μια ινώδη μήτρα αποτελούμενη από κυτταρίνη. Τα μαστιγοφόρα κύτταρα έχουν συνήθως δύο μαστίγια παρόμοιας δομής που, ωστόσο, μπορεί να διαφέρουν στο μήκος. Η περιοχή μεταξύ του μαστιγίου και του κύριου σώματος (μεταβατική ζώνη) εμφανίζει τυπική αστεροειδή δομή «εννέα κορυφών», ορατών σε εγκάρσια τομή με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, ενωμένη με εννέα ζεύγη μικροσωληνίσκων.

Εξάπλωση χλωροφυκών

Τα χλωροφύκη κατέχουν σημαντικό ρόλο στο παγκόσμιο οικοσύστημα λόγω της ευρείας εξάπλωσής τους, εδώ και εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, ενώ παράλληλα εμφανίζουν αξιοσημείωτη μορφολογική και οικολογική ποικιλία, που αντανακλάται στην εξελικτική τους διαφοροποίηση. Μορφολογικά κυμαίνονται από μικρούς, αυτότροφους ευκαρυώτες, όπως π.χ. το Ostreococcus tauri, μέχρι μεγάλες σε μέγεθος, πολυκύτταρες μορφές ζωής. Παρουσιάζουν ιδιαίτερη αφθονία και ποικιλομορφία σε ενδιαιτήματα εσωτερικών υδάτων, όπως λίμνες, λιμνίσκοι, ρυάκια και υγροτόπους, όπου μπορεί να προκαλέσουν μορφές ενοχλητικής άνθισης (bloom) κάτω από συνθήκες ρύπανσης από θρεπτικά Μόνο δύο ομάδες χλωροφυκών παρουσιάζονται στο θαλάσσιο περιβάλλον, όπου ευρύτερα γνωστή είναι αυτή των “ουλβοφυκών” (Ulvophyceae) που οριοθετείται σε παράκτια ενδιαιτήματα και είναι υπεύθυνη για τις “πράσινες παλίρροιες”. Αρκετά χλωροφύκη εμφανίζουν μεγάλη εξειδίκευση διαβίωσης σε ακραία περιβάλλοντα, όπως θερμές ή παγωμένες έρημοι, ενδιαιτήματα με υψηλή αλατότητα, όξινα νερά με μεγάλες συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων, μεγάλα βάθη ωκεανών και υποθαλάσσιες “υδροθερμικές καμινάδες”, ενώ δεν εκλείπουν αποκλειστικά χερσαίες ομάδες χλωροφυκών, όπως τα Trentepohliales, που ποτέ δε συναντώνται σε υδάτινα οικοσυστήματα.

Εξέλιξη χλωροφυκών

Η εξέλιξη των χερσαίων φυτών από μια προγονική μορφή χλωροφυκών, οδήγησε σε ραγδαίες αλλαγές στο περιβάλλον της γης, ξεκινώντας την ανάπτυξη ολόκληρου του χερσαίου οικοσυστήματος. Χάρη στην εξελικτική τους σχέση με τα φυτά, πραγματοποιούνται προγράμματα ανάλυσης και αλληλούχησης του γονιδιώματος των χλωροφυκών, παρέχοντας βαθύτερη γνώση τόσο για την οργάνωση των γονιδίων και τη διαδικασία ανάπτυξης του ευκαρυωτικού προτύπου όσο και για την προέλευση των γνωρισμάτων των φυτών της ξηράς. 
Εξελικτικά, η μονοφυλετική ομάδα, γνωστή ως Viridiplantae, περιλαμβάνει τα χλωροφύκη και τα φυτά της ξηράς και είναι μία από τις κύριες ομάδες φωτοσυνθετικών ευκαρυωτών. Προήλθε μέσω ενός γεγονότος ενδοσυμβίωσης, όπου ένα ετερότροφο ευκαρυωτικό κύτταρο-ξενιστής αιχμαλώτισε ένα κυανοβακτήριο, το οποίο ενσωματώθηκε και τελικά μετατράπηκε σε πλαστίδιο. Αυτή η πρωτογενής ενδοσυμβίωση (1-1,5 εκ. χρόνια) σήμανε την απαρχή των πρώτων οξυγονικών φωτοσυνθετικών ευκαρυωτών. Η συνεχής διαφοροποίηση των πρωτογενών πλαστιδίων που περιλαμβάνονταν σε ευκαρυώτες οδήγησε στην εξελικτική σειρά των χλωροφυκών, καθώς και στα ροδοφύκη και τα γλαυκόφυτα, ενώ η χρονολόγησή της καθίσταται δύσκολη εξαιτίας των σποραδικών καταγραφών στο αρχείο των απολιθωμάτων. Τα αρχαιότερα ευρήματα απολιθωμάτων χλωροφυκών χρονολογούνται στο Προκάμβριο (1200 εκ.χρόνια πριν), ωστόσο, η φύση τους παραμένει αμφιλεγόμενη.
Σύγχρονες υποθέσεις της εξέλιξης των χλωροφυκών θέτουν την πρώτη διαφοροποίηση δύο διακριτών σειρών: τα Χλωρόφυτα (Chlorophyta) και τα Στρεπτόφυτα (Streptophyta). Τα χλωρόφυτα περιλαμβάνουν την πλειοψηφία των ειδών των χλωροφυκών που έχουν περιγραφεί, με μονοκύτταρους και πολυκύτταρους αντιπροσώπους, τόσο σε υδάτινα όσο και σε χερσαία περιβάλλοντα. Τα στρεπτόφυτα αποτελούνται από τα χαρόφυτα (Charophyta), μια παραφυλετική ομάδα που αποτελείται από φύκη του γλυκού νερού και από φυτά της ξηράς. Τα χαρόφυτα ποικίλουν σε μορφολογία από μονοκύτταρους σε πολυκύτταρους οργανισμούς και κατά κύριο λόγο παρίστανται σε εσωτερικά γλυκά ύδατα και σπανιότερα σε χερσαία ενδιαιτήματα. Επιδεικνύουν δομικά και βιοχημικά χαρακτηριστικά, κοινά με τα φυτά της ξηράς, αλλά όχι με τα χλωρόφυτα.