Chlamydomonas ist eine sehr große Gattung einzelliger, beweglicher Geißeltiere, die in stehenden Gewässern und auf feuchtem Boden, in Süßwasser, Meerwasser und sogar im Schnee als „Schneealgen“ vorkommen. Die Zellen haben eine Wand aus Glykoproteinen (nicht aus Zellulose, obwohl dies in älteren Lehrbüchern häufig erwähnt wird) und zwei gleiche Geißeln. Der Zellkern ist in einem becherförmigen Chloroplasten eingeschlossen, der ein einziges großes Pyrenoid enthält, in dem Stärke aus Photosyntheseprodukten gebildet wird. In der Nähe der Geißeln befinden sich zwei kleine kontraktile Vakuolen, die eine Ausscheidungsfunktion haben. Außerdem gibt es einen roten Pigmentfleck, der lichtempfindlich ist und es der Zelle ermöglicht, zum Licht zu schwimmen. Die Fortpflanzung der verschiedenen Arten der Gattung ist sehr unterschiedlich, und neuere Untersuchungen der Phlogenie lassen vermuten, dass es sich um mehrere Gattungen handelt.

In der Lebensgeschichte gibt es zwei Arten von Zyklen: einen ungeschlechtlichen und einen sexuellen. Die ungeschlechtliche Vermehrung erfolgt in der Regel durch Spaltung (Aufspaltung in Fragmente wie bei der Nulzenspaltung), wobei sich der Protoplast teilt und 4-8 Zoosporen bildet, die dem Elternteil ähnlich sind. Im sexuellen Zyklus veranlasst Stickstoffmangel die Zellen zur Bildung von Isogameten, die paarweise fusionieren und eine Zygote bilden; die Zygote verliert ihre Geißeln und bildet eine dicke Wand, die gegen ungünstige Bedingungen resistent ist; wenn die Bedingungen wieder günstig sind, durchläuft die Zygote eine Meiose und bildet 4 haploide Zoosporen.

Die im Labor am häufigsten verwendete Art ist Chlamydomonas reinhardtii, die auf einem einfachen Medium aus anorganischen Salzen wachsen kann und Licht zur Energieversorgung nutzt. Sie können auch in völliger Dunkelheit wachsen, wenn eine alternative Kohlenstoffquelle, wie z. B. Acetat, bereitgestellt wird. Wenn ihnen stickstoffhaltige Verbindungen entzogen werden, verschmelzen haploide Zellen entgegengesetzter Paarungstypen (in der Regel als „plus“ und „minus“ bezeichnet) zu einer diploiden Zygospore, die eine harte Außenwand bildet, die sie vor ungünstigen Umweltbedingungen schützt. Wenn sich die Bedingungen verbessern (oder wenn der Wissenschaftler dem Kulturmedium wieder stickstoffhaltige Verbindungen zuführt und für Licht und Wasser sorgt), durchläuft die diploide Zygote eine Meiose und setzt vier haploide Zellen frei, die dann den vegetativen Lebenszyklus fortsetzen.
Chlamydomonas wird als Modellsystem für die Erforschung vieler sehr grundlegender Fragen der Zell- und Molekularbiologie verwendet, wie zum Beispiel: Wie bewegen sich Zellen? Wie reagieren sie auf Umweltreize wie Licht? Wie funktioniert die Photosynthese? Wie erkennen sich Zellen gegenseitig?

Die Arten der Gattung sind im Süßwasser weit verbreitet, während marine Arten viel seltener vorkommen. Zu den Lebensräumen gehören der Boden, temporäre Tümpel, eutrophe Seen und schmelzender Schnee (z. B. C. nivalis). Zwei marine Arten (C. provasolii und C. hedleyi) sind nur in symbiotischer Verbindung mit Foraminiferen zu finden.

*AlgaeBase enthält etwa 250 Arten von Chlamydomonas. Es gibt eine vollständige Beschreibung der Gattung auf der Website.

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