Elysia chlorotica

(a) az emésztő diverticula meghatározott tubulusa, amely az állat parapodiális régiójába nyúlik (nyíl). Az emésztőrendszer sűrűn csomagolt tubulusokból áll, amelyek az állat egész testében elágaznak. Minden tubulus egyetlen sejtrétegből áll, amely állati organellákat és számos alga plasztidot tartalmaz. Ez a sejtréteg körülveszi a lumenet. (B) az E. chlorotica epidermiszének nagyított képe, amely sűrűn csomagolt plasztidokat mutat. Az állatok világosszürke színűek, rezidens plasztidjaik nélkül, amelyek hozzájárulnak a klorofillhoz, hogy a tengeri csigákat élénkzöldvé tegyék.

az Elysia chlorotica a Vaucheria litorea árapályos algával táplálkozik. A radulájával átszúrja az algasejt falát, majd szilárdan a szájában tartja az algaszálat, és szívja ki a tartalmát, mint egy szalmából. Ahelyett, hogy megemésztené a teljes sejttartalmat, vagy sértetlenül átjuttatná a tartalmát a bélén, csak a kloroplasztokat tartja meg, kiterjedt emésztőrendszerében tárolva őket. Ezután felveszi az élő kloroplasztokat a saját bélsejtjeibe organellákként,és hosszú hónapokig életben tartja őket. A kloroplasztok megszerzése közvetlenül a metamorfózis után kezdődik a veliger-stádiumból, amikor a fiatal tengeri csigák elkezdenek táplálkozni a Vaucheria litorea sejteken. A fiatal csigák barnaek, vörös pigmentfoltokkal, amíg meg nem táplálkoznak az algákkal, ekkor zölddé válnak. Ezt a kloroplasztok eloszlása okozza a kiterjedten elágazó bélben. Eleinte a csigának folyamatosan algákkal kell táplálkoznia, hogy megtartsa a kloroplasztokat, de az idő múlásával a kloroplasztok stabilabban beépülnek a bél sejtjeibe, lehetővé téve, hogy a csiga további etetés nélkül zöld maradjon. Néhány Elysia chlorotica csiga még arról is ismert, hogy csak néhány etetés után akár egy évig képes fotoszintézist használni.

az algák kloroplasztjai a fagocitózis folyamata révén beépülnek a sejtbe, amelyben a tengeri csiga sejtjei elnyelik az algák sejtjeit, és a kloroplasztokat saját sejttartalmának részévé teszik. A kloroplasztok beépítése az Elysia chlorotica sejtjeibe lehetővé teszi a meztelen csiga számára, hogy a fotoszintézis során közvetlenül a fényből rögzítse az energiát, mint a legtöbb növény. E. chlorotica is, azokban az időszakokban, amikor az algák nem könnyen elérhető, mint az élelmiszer-ellátás, túlélni hónapokig. Korábban úgy gondolták, hogy ez a túlélés a kloroplasztok által végzett fotoszintézis során termelt cukroktól függ, és azt találták, hogy a kloroplasztok kilenc vagy akár tíz hónapig is életben maradhatnak és működhetnek.

azonban több hasonló fajon végzett további vizsgálatok azt mutatták, hogy ezek a tengeri csigák ugyanolyan jól működnek, ha megfosztják őket a fénytől. Sven Gould, A Heinrich-Heine Egyetem munkatársa és kollégái kimutatták, hogy még a fotoszintézis blokkolása esetén is a csigák sokáig élelem nélkül élhetnek, és úgy tűnt, hogy ugyanolyan jól boldogulnak, mint a fénynek kitett táplálékhiányos csigák. A P. ocellatus hat példányát 55 napig éheztették, kettőt sötétben tartottak, kettőt olyan vegyi anyagokkal kezeltek, amelyek gátolták a fotoszintézist, kettőt pedig megfelelő fényt biztosítottak. Minden túlélte, és minden lefogyott körülbelül azonos ütemben. A szerzők megtagadták az E. timida hat példányának táplálékát, és 88 napig teljes sötétségben tartották őket — és mindannyian túlélték.

egy másik tanulmányban kimutatták, hogy az E. chlorotica határozottan támogatja a kloroplasztok túlélését. A nyolc hónapos időszak után, annak ellenére, hogy az Elysia chlorotica kevésbé zöld és sárgásabb színű volt, úgy tűnt, hogy a csigákban lévő kloroplasztok többsége sértetlen maradt, miközben megőrizte finom szerkezetét. Azáltal, hogy kevesebb energiát költenek olyan tevékenységekre, mint az ételkeresés, a meztelen csigák ezt az értékes energiát más fontos tevékenységekbe fektethetik be.Bár az Elysia chlorotica nem képes szintetizálni saját kloroplasztjait, a kloroplasztok funkcionális állapotban tartásának képessége azt jelzi, hogy az Elysia chlorotica fotoszintézist támogató génekkel rendelkezhet saját nukleáris genomjában, esetleg vízszintes géntranszfer révén. Mivel a kloroplaszt DNS önmagában csak a megfelelő fotoszintézishez szükséges fehérjék 10% – át kódolja, a tudósok megvizsgálták az Elysia chlorotica genomját olyan potenciális gének után, amelyek támogathatják a kloroplaszt túlélését és a fotoszintézist. A kutatók találtak egy létfontosságú algagént, a psbO-t (egy mangánstabilizáló fehérjét kódoló nukleáris gént a photosystem II komplexen belül) a tengeri csiga DNS-ében, azonos az algaváltozattal. Arra a következtetésre jutottak, hogy a gént valószínűleg horizontális géntranszfer útján szerezték be, mivel már jelen volt az Elysia chlorotica petesejtjeiben és nemi sejtjeiben. A horizontális géntranszfer hasznosításának ezen képességének köszönhető, hogy a kloroplasztok ugyanolyan hatékonyan használhatók, mint voltak. Ha egy szervezet nem építené be a kloroplasztokat és a megfelelő géneket saját sejtjeibe és genomjába, az algasejteket gyakrabban kellene táplálni a kloroplasztok felhasználásának és megőrzésének hatékonysága hiánya miatt. Ez ismét energiamegmaradáshoz vezet, amint azt korábban említettük, lehetővé téve a csigák számára, hogy olyan fontosabb tevékenységekre összpontosítsanak, mint a párzás és a ragadozás elkerülése.

a legújabb elemzések azonban nem tudtak azonosítani semmilyen aktív algamaggént az Elysia cholorotica-ban vagy a hasonló Elysia timida és Plakobranchus ocellatus fajokban.Ezek az eredmények gyengítik a horizontális géntranszfer hipotézis támogatását. Egy 2014-es jelentés fluoreszcens in situ hibridizációt (FISH) alkalmazva egy alga nukleáris gén lokalizálására, prk, bizonyítékot talált a horizontális géntranszferről. Ezeket az eredményeket azonban azóta megkérdőjelezték, mivel a halak elemzése megtévesztő lehet, és nem tudja bizonyítani a horizontális génátvitelt az Elysia cholorotica genommal való összehasonlítás nélkül, amit a kutatók nem tettek meg.

a pontos mechanizmus, amely lehetővé teszi az Elysia cholorotica által elfogott kloroplasztok hosszú élettartamát az aktív alga nukleáris gének hiánya ellenére továbbra sem ismert. Azonban némi fényt árasztottak az Elysia timida és algaeledele. Az Acetabularia acetabulum és a Vaucheria litorea, az Elysia timida elsődleges táplálékforrásai genomikai elemzése kimutatta, hogy a kloroplasztik FTSH-t termelnek, egy másik fehérjét, amely elengedhetetlen a fotorendszer II helyreállításához. A szárazföldi növényekben ez a gén mindig a magban van kódolva, de a legtöbb alga kloroplasztjában jelen van. Az ftsH bőséges ellátása elvileg nagyban hozzájárulhat a megfigyelt kleptoplaszt hosszú élettartamához az Elysia cholorotica és az Elysia timida esetében.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.