Geminigera ist eine Gattung von Cryptophyceen aus der Familie Geminigeraceae.[5] Sie gehört zur Geminigera/Plagioselmis/Teleaulax-Komplex genannten Klade innerhalb der Familie Geminigeraceae.[1][3][4] Die nach ihren einzigartigen Pyrenoiden benannte Gattung Geminigera besteht aus einer einzigen mixotrophen Art (Spezies), G. cryophila.[5][6] Die Art und Gattung wurde 1968 entdeckt und kennzeichnet sich dadurch aus, dass sie bei sehr kalten Temperaturen, z. B. unter dem antarktischen Eis, lebt. Ursprünglich wurde die Spezies G. cryophila (bzw. die heutige Gattung Geminigera) zur Gattung Cryptomonas gezählt; als eigenständige Gattung wurde Geminigera erst 1991 von D. R. A. Hill offiziell beschrieben.[5]
Die Gattung Geminigera wurde nach ihren charakteristischen paarigen Pyrenoiden benannt. Der lateinische Name bedeutet „Träger von Zwillingen“ (lat. gemini Zwillinge, gerere tragen) und wurde in dem Original-Artikel vorgeschlagen, in dem die Gattung von Cryptomonas abgegrenzt wurde.[5]
Das Art-Epitheton cryophila bedeutet „kälteliebend“ (latinisiert feminin von altgriechisch κρύος krýos, deutsch ‚kalt, eisig kalt‘; φίλος phílos, deutsch ‚liebend‘ — fem.).
Während die Erstbeschreibung der Gattung Geminigera aus dem Jahr 1991 stammt, wurde ihre Typusart, Geminigera cryophila, bereits 1968 (unter dem Packeis im Weddellmeer der Antarktis) entdeckt, aber als Cryptomonas cryophila der Gattung Cryptomonas zugeordnet (D. L. Taylor und C. C. Lee).[6] Bei weiteren morphologischen Untersuchungen 1991 durch D. R. A. Hill wurden aber zur (Typusart der Gattung Cryptomonas) Unterschiede im Furchen-Schlund-System (englisch furrow-gullet system), in der Feinstruktur des Periplasts, in den Merkmalen des Plastidalkomplexes und in der Struktur der Flagellenwurzel (Rhizostyl) festgestellt. Daher wurde die Spezies in eine eigene, neue Gattung Geminigera gestellt (unter Anpassung des Gattungsnamens im ersten Teil des binären Artnamens).[5] 1999 wurde dann festgestellt, dass die Gattung nicht mehr in die Familie Cryptomonadceae, sondern in eine eigenständige neue Familie Geminigeraceae gehört.[7]
Geminigera ist eine marine Art, die in extrem kalten Umgebungen leben kann. Ursprünglich wurde sie unter dem Meereis im Weddellmeer (Antarktis) gefunden, später auch kultiviert bei Temperaturen zwischen −1,8 und −2 °C kultiviert.[6] Wie andere Cryptophyceen ist Geminigera mixotroph und ernährt sich sowohl von Bakterien in der Umgebung als auch von den Zuckern, die bei der Photosynthese entstehen.[6] Die zusätzlichen Zucker werden in Stärkekörner umgewandelt und in Zeiten mit wenig Licht, z. B. im Winter, verwendet.[6][8]
Das Wimpertierchen Mesodinium rubrum enthält funktionelle Chloroplasten, die von den Cryptophyceen-Arten der Gattungen Teleaulax (T amphioxeia) und Geminigera stammen (sog. Kleptoplastidie).[9] In der Dinoflagellaten-Gattung Amylax kommt es ebenfalls zur Kleptoplastidie: Diese Räuber stehlen ihrer Beute (Teleaulax amphioxeia und Geminigera cryophila) die Chloroplasten, ohne sie zu verdauen. Stattdessen lassen sie die fremden Chloroplasten Photosynthese betreiben, bis diese zugrunde gehen.[9]
G. cryophila ist die einzige bekannte Art innerhalb der Gattung Geminigera. Die frei schwimmenden (motilen) Einzeller sind wie andere Cryptophyceen von einem fein gestreiften Periplast umgeben, der mit kleinen Ejektisomen ausgekleidet ist.[6] Die Zellen sind zwischen 15 und 17 μm lang, 8–10 μm tief und 3–5 μm breit, erscheinen leicht abgeflacht mit einem etwas unregelmäßigen Profil. Am vorderen Ende sind sie nur abgestumpft, während das hintere Ende eher abgerundet ist. Am vorderen Ende befindet sich eine mittellange Furche (englisch furrow) und ein kurzer sackartiger Schlund (en. gullet), der sich nach hinten in die Furche fortsetzt. Aus diesem Furchen-Schlund-System entspringen zwei Geißeln (Flagellen), ein typisches Merkmal der Cryptophyceen. Diese Geißeln sind je etwa halb so lang wie Zelle selbst, was genauso für das Furchen-Schlund-System gilt. Die Furchenrinne ist mit einer großen Anzahl von Ejektisomen ausgekleidet, die in 3–5 Reihen angeordnet sind.[6]
Die Zellen besitzen ein einzelnes Plastid (Chloroplast, auch Chromatophor – Farbträger – genannt) mit Thylakoiden in Stapeln (von 2 oder mehr) und in einer roten bis olivbraunen Farbe, auch dies charakterisierendes Merkmal für die Gattung Geminigera. Innerhalb des Chromatophoren befinden sich zwei Pyrenoide, die mit kurzen Stielen an gegenüberliegenden Lappen des Plastids befestigt sind. Sie haben eine nierenartige Form, die nicht durch Thylakoidstapel durchbrochen wird. Jedes Pyrenoid ist von insgesamt vier Membranen (zwei Doppelmembranen) umgeben. Das innere Paar bildet die eigentliche Plastidenhülle, während das äußere Paar mit dem rauen endoplasmatischen Retikulum (rER) zusammenhängt (das wiederum mit der Kernhülle zusammenhängt).[6] Ein weiteres charakteristisches Merkmal von Geminigera ist das Phycobiliprotein Cr-Phycoerythrin 545 im Chloroplasten.[7]
Die Mitochondrien sind groß und von unterschiedlicher Form.[6]
Geminigera besitzt einen einzigen Golgi-Körper am vorderen Ende der Zelle.[6]
Im Zytoplasma befinden sich außerdem mehrere große Lipidkörper; diese geben Geminigera die unregelmäßige Form. Es wird vermutet, dass sie für das Überleben des Organismus in der antarktischen Umgebung eine Rolle spielen, aber weitere Forschungen zu diesem Thema müssen noch durchgeführt werden (Stand 1971).[6]
Der Zellkern befindet sich am hinteren Ende der Zelle und hat einen auffälligen Nukleolus. Er ist oft fast in zwei Hälften geteilt durch eine große Einstülpung, die einen Teil des Zytoplasmas der Zelle enthält.[6]
Anmerkung: Eine ausführliche Beschreibung der Cryptophyceen-Morphologie findet sich bei Clay et al. (1999).[10] und Kerstin Hoef-Emden (2009).[11]
Es wurde nachgewiesen, dass sich der Geminigera durch Spaltung ungeschlechtlich vermehrt, aber es ist nicht bekannt, ob es bei Geminigera auch zu einer sexuellen Fortpflanzung kommt oder ob es wie bei anderen Cryptophyceen einen Generationenwechsel gibt. Insgesamt ist die Fortpflanzung von Geminigera aber noch nicht sehr gut erforscht (Stand 2014).[12]
Artenliste (Stand 18. Dezember 2021) nach National Center for Biotechnology Information (NCBI),[13] World Register of Marine Species (WoRMS)[14] und AlgaeBase[15] (Stand 18. Dezember 2021):
Geminigera ist eine Gattung von Cryptophyceen aus der Familie Geminigeraceae. Sie gehört zur Geminigera/Plagioselmis/Teleaulax-Komplex genannten Klade innerhalb der Familie Geminigeraceae. Die nach ihren einzigartigen Pyrenoiden benannte Gattung Geminigera besteht aus einer einzigen mixotrophen Art (Spezies), G. cryophila. Die Art und Gattung wurde 1968 entdeckt und kennzeichnet sich dadurch aus, dass sie bei sehr kalten Temperaturen, z. B. unter dem antarktischen Eis, lebt. Ursprünglich wurde die Spezies G. cryophila (bzw. die heutige Gattung Geminigera) zur Gattung Cryptomonas gezählt; als eigenständige Gattung wurde Geminigera erst 1991 von D. R. A. Hill offiziell beschrieben.
Geminigera /ˌdʒɛmɪnɪˈdʒɛɹə/ is a genus of cryptophyte from the family Geminigeraceae. Named for its unique pyrenoids, Geminigera is a genus with a single mixotrophic species.[1][2] It was discovered in 1968 and is known for living in very cold temperatures such as under the Antarctic ice. While originally considered to be part of the genus Cryptomonas, the genus Geminigera was officially described in 1991 by D. R. A. Hill.[1]
The genus Geminigera was named for its unique paired pyrenoids. The name in Latin means "bearer of twins" and was suggested in the original article that declared the genus separate from Cryptomonas.[1]
While the genus Geminigera was originally described in 1991, its type- and only species, Geminigera cryophila, was discovered back in 1968 but was considered to be a member of the genus Cryptomonas collected beneath packed ice in the Weddell Sea of Antarctica and described by D.L. Taylor and C. C. Lee.[2] After further morphological examination in 1991 by D. R. A. Hill, it was determined that the species should be separate from Cryptomonas due to differences in the furrow-gullet system, the structure of the periplast, features of the plastidial complex, and the structure of the rhizostylar flagellar rootlet.[1] This led to a change in the name resulting in Cryptomonas cryophila to be renamed Geminigera cryophila.[1] By 1999, it was determined that the genus no longer belonged in the family Cryptomonadceae but instead in the newly proposed family Geminigeraceae.[3]
Geminigera is a marine species capable of living in extremely cold environments. Originally it was found below sea ice in the Weddell sea in Antarctica and was later cultured at temperatures between −1.8 and −2 °C.[2] Like other cryptophytes, Geminigera is mixotrophic and feeds both on bacteria in the surrounding environment, and on the sugars produced during the photosynthesis process.[2] The extra sugars are turned into starch granules and are used during times of low light such as in the winter.[2][4]
Geminigera cryophila is the only known species within Geminigera. Like other cryptophytes, it is surrounded by a finely striated periplast that is lined with small ejectisomes.[2] Cells are between 15–17 μm long, 8–10 μm deep, and 3–5 μm wide with a somewhat irregular profile.[2] They tend to appear slightly flattened and are free swimming organisms.[2] At the anterior end, they are truncated while the posterior end tends to be rounded.[2] At the anterior end there is a medium length furrow and a short sac-like gullet that continues posteriorly to the furrow.[2] There are two flagella erupting from the furrow-gullet system, a feature typical of cryptophytes.[2] These flagella are about 1⁄2 – the length of the cell itself which is the same for the furrow-gullet.[2] The furrow-gullet is lined with a high number of ejectisomes arranged in 3–5 rows.[2] The cells possess a single plastid with thylakoids in stacks of 2 or more in a red to olive brown colour which is a unique feature to Geminigera.[2] Two pyrenoids are present within the chromatophore and are attached by short stalks to opposite lobes of the plastid.[2] They are kidney-like in shape and are not disrupted by thylakoid stacks.[2] Each pyrenoid is surrounded by a total of 4 membranes.[2] The inner pair form the plastid envelope while the outer pair are continuous with the rough endoplasmic reticulum which is continuous with the nuclear envelope.[2] A defining feature of Geminigera is the presence of the phycobiliprotein Cr-phycoerythrin 545 within the chloroplast.[3] The mitochondria are large in size and come in variable shapes.[2] Geminigera possesses a single Golgi body at the anterior end of the cell as well as several large lipid bodies in the cytoplasm.[2] These lipid bodies give Geminigera its irregular shape and have been suggested to play a role in the survival of the organism in the Antarctic environment, but further research on this topic must be done.[2] The nucleus is at the posterior end of the cell and has a prominent nucleolus.[2] It is often almost split in half by a large invagination containing a portion of the cell's cytoplasm.[2]
Not much research has been done into the reproduction of Geminigera, but the organism has been shown to reproduce asexually by fission.[5] It is unknown if any sexual reproduction occurs within Geminigera or whether it has an alternation of generations like other cryptomonads.
Geminigera /ˌdʒɛmɪnɪˈdʒɛɹə/ is a genus of cryptophyte from the family Geminigeraceae. Named for its unique pyrenoids, Geminigera is a genus with a single mixotrophic species. It was discovered in 1968 and is known for living in very cold temperatures such as under the Antarctic ice. While originally considered to be part of the genus Cryptomonas, the genus Geminigera was officially described in 1991 by D. R. A. Hill.
