Elysia chlorotica

(a) määritelty tubulus ruoansulatuskanavan divertikkeli ulottuu parapodial alueella eläimen (nuoli). Ruoansulatusjärjestelmä koostuu tiheästi pakatuista tubuluksista, jotka haarautuvat koko eläimen kehoon. Kukin tubulus koostuu yhdestä solukerroksesta, joka sisältää eläinorganelleja ja lukuisia levämäisiä plastideja. Solukerros ympäröi lumenia. B) E. chlorotican orvaskeden suurennettu kuva, jossa näkyy tiheästi pakattuja plastideja. Eläimet ovat väriltään vaaleanharmaita ilman niissä asuvia plastideja, jotka edistävät klorofyllin muuttumista merikotkista kirkkaan vihreiksi.

Elysia chlorotica käyttää ravinnokseen vuorovesivyöhykkeen levää Vaucheria litorea. Se puhkaisee levän soluseinän radulallaan, pitää sitten levän juosteen tiukasti suussaan ja imee sisällön ulos kuin pillistä. Sen sijaan, että se sulattaisi koko solun sisällön tai veisi sen vahingoittumattomana suolistonsa läpi, se säilyttää vain kloroplastit varastoimalla ne laajaan ruoansulatusjärjestelmäänsä. Sen jälkeen se ottaa elävät kloroplastit omiin suolistosoluihinsa organelleiksi ja pitää ne elossa ja toimintakykyisinä useita kuukausia. Kloroplastien hankinta alkaa heti metamorfoosin jälkeen veliger-vaiheesta, kun nuoret merietanat alkavat syödä Vaucheria litorea-soluja. Nuoret etanat ovat ruskeita punaisilla pigmenttiläiskillä, kunnes ne syövät levää, jolloin ne muuttuvat vihreiksi. Tämä johtuu kloroplastien jakautumisesta laajalle haarautuneeseen suolistoon. Aluksi etanan täytyy syödä jatkuvasti levää pitääkseen kloroplastit, mutta ajan myötä kloroplastit sulautuvat vakaammin suoliston soluihin, jolloin etana pysyy vihreänä ilman lisäruokintaa. Joidenkin Elysia chlorotica-etanoiden tiedetään jopa pystyvän käyttämään fotosynteesiä jopa vuoden ajan vain muutaman syötön jälkeen.

levien kloroplastit yhtyvät soluun fagosytoosilla, jossa merietanan solut nielaisevat levän solut ja tekevät kloroplasteista osan omaa solusisältöään. Kloroplastien liittäminen Elysia chlorotican soluihin mahdollistaa sen, että etana nappaa energiaa suoraan valosta, kuten useimmat kasvit, yhteyttämisprosessin kautta. E. chlorotica voi sellaisina ajanjaksoina, jolloin levää ei ole helposti saatavilla ravinnoksi, selviytyä kuukausia. Aikoinaan ajateltiin, että tämä säilyminen riippui kloroplastien yhteyttämisen avulla tuottamista sokereista, ja on havaittu, että kloroplastit voivat säilyä elossa ja toimia jopa yhdeksän tai jopa kymmenen kuukautta.

kuitenkin lisätutkimukset useilla samankaltaisilla lajeilla osoittivat, että nämä merietanat pärjäävät aivan yhtä hyvin, kun ne jäävät vaille valoa. Sven Gould Heinrich-Heinen yliopistosta Düsseldorfista kollegoineen osoitti, että vaikka fotosynteesi estyisi, etanat saattoivat säilyä pitkään ilman ruokaa, ja ne näyttivät pärjäävän aivan yhtä hyvin kuin valolle altistuneet ravintovajeiset etanat. He näännyttivät kuutta P. ocellatus-lajia 55 päivän ajan, pitivät kahta pimeässä, käsittelivät kahta fotosynteesiä estävillä kemikaaleilla ja antoivat kahdelle sopivaa valoa. Kaikki selvisivät ja laihtuivat suunnilleen samaa tahtia. Kirjoittajat myös kielsivät ruokaa kuudelle E. timidan yksilölle ja pitivät niitä täydellisessä pimeydessä 88 päivän ajan-ja kaikki selvisivät hengissä.

toisessa tutkimuksessa osoitettiin, että E. chloroticalla on ehdottomasti keino tukea kloroplastiensa selviytymistä. Kahdeksan kuukauden jakson jälkeen, vaikka Elysia chlorotica oli vähemmän vihreä ja kellertävämpi, suurin osa etanoiden sisältämistä kloroplasteista näytti säilyneen ehjinä säilyttäen hienorakenteensa. Kun etanat käyttävät vähemmän energiaa esimerkiksi ruoan etsimiseen, ne voivat sijoittaa tämän kallisarvoisen energian muihin tärkeisiin toimintoihin.Vaikka Elysia chlorotica ei pysty syntetisoimaan omia kloroplastejaan, kyky pitää kloroplastit toimintakunnossa osoittaa, että Elysia chlorotica voisi omata fotosynteesiä tukevia geenejä omassa ydingenomissaan, mahdollisesti horisontaalisen geeninsiirron kautta hankittuja. Koska pelkästään kloroplastien DNA koodaa vain 10% oikean fotosynteesin edellyttämistä proteiineista, tutkijat tutkivat Elysia chlorotican genomia mahdollisten geenien varalta, jotka voisivat tukea kloroplastien eloonjäämistä ja fotosynteesiä. Tutkijat löysivät merietanan DNA: sta elintärkeän levägeenin, psbO: n (atomigeenin, joka koodaa mangaania stabiloivaa proteiinia photosystem II-kompleksissa), joka on identtinen leväversion kanssa. He päättelivät, että geeni oli todennäköisesti hankittu horisontaalisen geeninsiirron kautta, koska sitä oli jo Elysia chlorotica-bakteerin munasoluissa ja sukupuolisoluissa. Tämä kyky hyödyntää horisontaalista geeninsiirtoa johtaa siihen, että kloroplasteja pystytään käyttämään yhtä tehokkaasti kuin ennenkin. Jos eliö ei sisällyttäisi kloroplasteja ja vastaavia geenejä omiin soluihinsa ja genomiinsa, leväsoluja täytyisi ruokkia useammin kloroplastien käytön ja säilymisen tehottomuuden vuoksi. Tämä johtaa jälleen kerran energiansäästöön, kuten aiemmin todettiin, jolloin etanat voivat keskittyä tärkeämpiin toimintoihin, kuten paritteluun ja saalistuksen välttämiseen.

tuoreemmissa analyyseissä ei kuitenkaan pystytty tunnistamaan aktiivisesti ilmentyviä levien ydingeenejä Elysia choloroticassa tai vastaavissa Elysia timida-ja Plakobranchus ocellatus-lajeissa.Tulokset heikentävät horisontaalisen geeninsiirtohypoteesin kannatusta. Vuonna 2014 julkaistussa raportissa, jossa hyödynnettiin fluoresoivaa in situ-hybridisaatiota (FISH) levän ydingeenin, prk: n, paikallistamiseen, löydettiin todisteita horisontaalisesta geeninsiirrosta. Nämä tulokset on kuitenkin sittemmin kyseenalaistettu, sillä kala-analyysi voi olla harhaanjohtava, eikä se voi todistaa horisontaalista geeninsiirtoa ilman vertailua Elysia cholorotica-genomiin, mitä tutkijat eivät onnistuneet tekemään.

tarkkaa mekanismia, joka mahdollistaa Elysia cholorotican kerran nappaamien kloroplastien pitkäikäisyyden huolimatta siitä, ettei sillä ole aktiivisia levien ydingeenejä, ei tunneta. Jonkin verran valoa Elysia timidaan ja sen leväruokaan on kuitenkin saatu. Genomianalyysi Acetabularia acetabulum ja Vaucheria litorea, ensisijainen elintarvikkeiden lähteistä Elysia timida, on paljastanut, että niiden kloroplastit tuottavat ftsH, toinen proteiini välttämätön photosystem II korjaus. Maakasveilla tämä geeni koodataan aina tumaan, mutta sitä esiintyy useimpien levien kloroplasteissa. FtsH: n runsas tarjonta voisi periaatteessa vaikuttaa merkittävästi kleptoplastin pitkäikäisyyteen Elysia choloroticassa ja Elysia timidassa.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.