Die stoffwechselphysiologischen Benziehungen Zwischen Paramecium bursaria Ehrbg. und Chlorella spec. in der Paramecium bursaria-Symbiose

Abstract

The endosymbiotic association of Paramecium bursaria Ehrbg. with Chlorella spec. (green Paramechim) was studied both physiologically and cytologically. Comparison of the properties of the symbiotic unit with those of the symbiotic partiners which bad been isolated from it revealed the following features and differences: 1. Up to 6000 lux the photosynthetic capacity of the symbiotic unit is higher than that of the isolated symbiotic algae grown independently in mass culture under defined conditions. Alga-free. Paramecium bursaria (colourless Paramecium) show a very low rate of CO₂-fixation. 2. The green Paramecium has a higher compensationpoint of photosynthesis (4000–5000 lux) than the isolated alga (200–400 lux). 3. Green paramecia consume less oxygen in darkness than colourless organisms but more than the isolated algae. 4. The uptake of carbohydrates from the culture medium by green paramecia is lower than the uptake by alga-free P. bursaria but higher than the one of the isolated algae. 5. Symbiotic algae within the intact symbiotic unit show tightly packed photosynthetic membranes and an intense deposition of starch. In the presence of 3-(3,4-Dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea (DCMU) or in darkness the arrangement of thylakoids is less compact and the deposition of starch is reduced. The growth and the number of the symbiotic algae in situ is regulated by a complex mechanism to which the intracellular level of carbohydrates belongs. The results are discussed in connection with ecological aspects of the Paramecium bursaria-endosymbiosis.

Zusammenfassung

Der endosymbiontische Verband von Paramecium bursaria Ehrbg. mit Chlorella spec. (grünes Paramecium) wurde physiologisch und cytologisch untersucht. Ein Vergleich der Eigenschaften der Symbiosecinheit mit denen der getrennt kultivierten Symbiosepartner ergab die folgenden Merkmale und Unterschiede: 1. Der symbiontische Verband hat bis zu einer Beleuchtungsstärke von 6000 lux eine stärkere Photosyntheseleistung als die aus ihm isolierte und in Massenkultur in einem definierten Medium kultivierte Alge. Algenfreie P. bursaria zeigen nur eine minimale Fähigkeit zur CO₂-Fixierung. 2. Der Kompensationspunkt der Photosynthese liegt beim algenhaltigen Paramecium bei ca. 4000–5000 lux, derjenige der getrennt kultivierten Alge bei ca. 200–400 lux. 3. Die Symbioseeinheit hat im Dunkeln im Vergleich mit algenfreien P. bursaria einen niedrigeren, im Vergleich mit der frei kultivierten Alge jedoch einen höheren Sauerstoffbedarf. 4. Das grüne Paramecium nimmt weniger Kohlenhydrate aus dem Medium auf als algenfreie Paramecien, hat aber eine höhere Aufnahmeleistung als die isoliert gezogenen Algen. 5. Im Symbioseverband besitzt die symbiontische Alge im Licht eine kompakte Lagerung der photosynthetischen Membranen und eine massive Stärkeablagerung. Die Vergiftung der Photosynthese durch 3-(3,4-Dichlorphenyl)-1,1-dimethylharnstoff (DCMU) oder die Kultur im Dunkeln führt in algenhaltigen Paramecien zu einer aufgelockerten Lagerung der Thylakoide und einer Verringerung der Stärkeablagerung. Die Algen-population unterliegt im symbiontischen Verband einem komplexen Regulationsmechanismus, bei dem u. a. der intracelluläre Kohlenhydratspiegel eine Rolle spielt. Die geschilderten Ergebnisse werden im Zusammenhang mit der Ökologie des grünen P. bursaria diskutiert.