Elysia chlorotica

(A) een gedefinieerde tubulus van de diverticula die zich uitstrekt tot in het parapodiale gebied van het dier (pijl). Het spijsverteringsstelsel bestaat uit dicht opeengepakte buisjes die vertakken door het lichaam van het dier. Elke tubulus bestaat uit een laag van enkele cellen die dierlijke organellen en talrijke algenplastiden bevatten. Deze cellaag omringt het lumen. B) vergroot beeld van de epidermis van E. chlorotica met dicht opeengepakte plastiden. De dieren zijn lichtgrijs van kleur zonder hun residentiële plastiden, die chlorofyl bijdragen om de zeeslakken helder groen te maken.

Elysia chlorotica leeft van de intertidale alga Vaucheria litorea. Het doorboort de algencelwand met zijn radula, houdt dan de algenstreng stevig in zijn mond en zuigt de inhoud als uit een rietje. In plaats van het verteren van de volledige celinhoud, of het passeren van de inhoud door zijn darm ongeschonden, behoudt het alleen de chloroplasten, door ze op te slaan binnen zijn uitgebreide spijsverteringsstelsel. Het neemt dan de levende chloroplasten op in zijn eigen darmcellen als organellen en onderhoudt hen levend en functioneel voor vele maanden. Het verkrijgen van chloroplasten begint onmiddellijk na de metamorfose uit het veligertadium wanneer de juveniele zeeslakken zich beginnen te voeden met de vaucheria litorea cellen. Jonge slakken zijn bruin met rode pigmentvlekken totdat ze zich voeden met de algen, waarna ze groen worden. Dit wordt veroorzaakt door de verdeling van de chloroplasten over de sterk vertakte darm. Eerst moet de slak zich voortdurend voeden met algen om de chloroplasten te behouden, maar na verloop van tijd worden de chloroplasten stabieler opgenomen in de cellen van de darm waardoor de slak groen blijft zonder verdere voeding. Sommige Elysia chlorotica slakken zijn zelfs in staat om fotosynthese te gebruiken voor maximaal een jaar na slechts een paar voedingen.

de chloroplasten van de algen worden in de cel opgenomen door het proces van fagocytose waarbij de cellen van de zeeslak de cellen van de algen overspoelen en de chloroplasten een deel van hun celinhoud maken. De opname van chloroplasten in de cellen van Elysia chlorotica laat de slak toe om energie direct uit licht te vangen, zoals de meeste planten doen, door het proces van fotosynthese. E. chlorotica kan, in perioden waarin algen niet direct beschikbaar zijn als voedselvoorraad, maandenlang overleven. Ooit werd gedacht dat deze overleving afhankelijk van de suikers geproduceerd door fotosynthese uitgevoerd door de chloroplasten, en het is gebleken dat de chloroplasten kunnen overleven en functioneren voor maximaal negen of zelfs tien maanden.

echter nader onderzoek bij verscheidene soortgelijke soorten toonde aan dat deze zeeslakken het net zo goed doen wanneer ze geen licht hebben. Sven Gould van de Heinrich-Heine Universiteit in Düsseldorf en zijn collega ‘ s toonden aan dat zelfs wanneer de fotosynthese geblokkeerd was, de slakken lange tijd zonder voedsel konden overleven en net zo goed leken te gaan als de slakken met voedselgebrek die aan licht werden blootgesteld. Ze verhongerden zes exemplaren van P. ocellatus gedurende 55 dagen, waarbij ze twee in het donker hielden, twee behandelden met chemicaliën die de fotosynthese remde en twee van het juiste licht voorzien. Allen overleefden en verloren in ongeveer hetzelfde tempo gewicht. De auteurs ontkenden ook voedsel aan zes exemplaren van E. timida en hielden ze 88 dagen in volledige duisternis — en allen overleefden.

in een andere studie werd aangetoond dat E. chlorotica zeker een manier heeft om de overleving van hun chloroplasten te ondersteunen. Na de periode van acht maanden, ondanks het feit dat de Elysia chlorotica minder groen en meer gelig van kleur waren, bleek het merendeel van de chloroplasten in de slakken intact te zijn gebleven met behoud van hun fijne structuur. Door minder energie te besteden aan activiteiten zoals het vinden van voedsel, kunnen de slakken deze kostbare energie investeren in andere belangrijke activiteiten.Hoewel Elysia chlorotica niet in staat zijn om hun eigen chloroplasten te synthetiseren, wijst het vermogen om de chloroplasten in een functionele staat te handhaven erop dat Elysia chlorotica fotosynthese-ondersteunende genen binnen zijn eigen nucleaire genoom zou kunnen bezitten, mogelijk verkregen door horizontale genoverdracht. Aangezien alleen chloroplast-DNA codeert voor slechts 10% van de eiwitten die nodig zijn voor een goede fotosynthese, onderzochten wetenschappers het Elysia chlorotica-genoom voor potentiële genen die de overleving en fotosynthese van chloroplast zouden kunnen ondersteunen. De onderzoekers vonden een vitaal algengen, psbO (een nucleair gen dat codeert voor een mangaanstabiliserend eiwit in het fotosysteem II-complex) in het DNA van de zeeslak, identiek aan de algenversie. Zij concludeerden dat het gen waarschijnlijk door horizontale genoverdracht werd verworven, aangezien het reeds in de eieren en geslachtscellen van Elysia chlorotica aanwezig was. Het is toe te schrijven aan deze capaciteit om horizontale genoverdracht te gebruiken dat de chloroplasten zo efficiënt kunnen worden gebruikt aangezien zij zijn geweest. Als een organisme de chloroplasten en overeenkomstige genen niet in zijn eigen cellen en genoom opneemt, zouden de algencellen vaker moeten worden gevoed vanwege een gebrek aan efficiëntie in het gebruik en behoud van de chloroplasten. Dit leidt opnieuw tot een energiebesparing, zoals eerder vermeld, waardoor de slakken zich kunnen concentreren op belangrijkere activiteiten zoals paring en het vermijden van predatie.

recentere analyses konden echter geen actief tot expressie gebrachte algenkerngenen identificeren in Elysia cholorotica, of in de soortgelijke soorten Elysia timida en Plakobranchus ocellatus.Deze resultaten verzwakken de steun voor de horizontale genoverdracht hypothese. Een rapport uit 2014 dat fluorescente in situ hybridisatie (FISH) gebruikt om een algen nucleair gen, prk, te lokaliseren, vond bewijs van horizontale genoverdracht. Nochtans, zijn deze resultaten sindsdien in vraag gesteld, aangezien de analyse van de vissen misleidend kan zijn en horizontale genoverdracht zonder vergelijking met het genoom van Elysia cholorotica niet kan bewijzen, wat de onderzoekers niet hebben gedaan.

het exacte mechanisme dat de levensduur van chloroplasten mogelijk maakt wanneer deze eenmaal door Elysia cholorotica zijn gevangen, ondanks het gebrek aan actieve algenkerngenen, blijft onbekend. Er is echter licht geworpen op Elysia timida en zijn algenvoer. Genomische analyse van Acetabularia acetabulum en Vaucheria litorea, de primaire voedselbronnen van Elysia timida, heeft aangetoond dat hun chloroplasten ftsH produceren, een ander eiwit dat essentieel is voor de reparatie van fotosysteem II. In landplanten wordt dit gen altijd gecodeerd in de kern, maar is aanwezig in de chloroplasten van de meeste algen. Een ruime voorraad ftsH kan in principe een grote bijdrage leveren aan de waargenomen kleptoplast levensduur in Elysia cholorotica en Elysia timida.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.