Elysia chlorotica

(A) określony kanalik uchyłka trawiennego rozciągający się w okolicy parapodialnej zwierzęcia(strzałka). Układ pokarmowy składa się z gęsto upakowanych kanalików, które rozgałęziają się w całym ciele zwierzęcia. Każdy kanalik składa się z warstwy pojedynczych komórek zawierających organelle zwierzęce i liczne plastydy glonów. Ta warstwa komórek otacza światło. B) powiększony obraz naskórka E. chlorotica pokazujący gęsto upakowane plastydy. Zwierzęta mają jasnoszary kolor bez ich plastików, które przyczyniają się do chlorofilu, aby ślimaki morskie były jasnozielone.

Elysia chlorotica żywi się algą Vaucheria litorea. Przebija radulą ścianę komórkową glonów, następnie mocno trzyma w pysku nić glonów i wysysa zawartość jak ze słomy. Zamiast trawić całą zawartość komórki lub przekazać zawartość przez jelita bez szwanku, zachowuje tylko chloroplasty, przechowując je w swoim rozległym układzie trawiennym. Następnie pobiera żywe chloroplasty do własnych komórek jelitowych jako organelle i utrzymuje je żywe i funkcjonalne przez wiele miesięcy. Nabycie chloroplastów rozpoczyna się natychmiast po metamorfozie ze stadium veligera, kiedy młode ślimaki morskie zaczynają żerować na komórkach Vaucheria litorea. Ślimaki młodociane są brązowe z czerwonymi plamkami pigmentowymi, dopóki nie żywią się glonami, w którym momencie stają się zielone. Jest to spowodowane dystrybucją chloroplastów w szeroko rozgałęzionych jelitach. Na początku ślimak musi stale karmić się glonami, aby zachować chloroplasty, ale z czasem chloroplasty stają się bardziej stabilne w komórkach jelit, umożliwiając ślimakowi pozostanie zielonym bez dalszego karmienia. Niektóre ślimaki Elysia chlorotica są nawet znane z możliwości fotosyntezy nawet przez rok po zaledwie kilku karmieniach.

chloroplasty glonów są włączane do komórki w procesie fagocytozy, w którym komórki ślimaka morskiego pochłaniają komórki glonów i sprawiają, że chloroplasty są częścią własnej zawartości komórkowej. Włączenie chloroplastów do komórek Elysia chlorotica pozwala ślimakowi wychwytywać energię bezpośrednio ze światła, jak większość roślin, w procesie fotosyntezy. E. chlorotica może, w okresach, w których glony nie są łatwo dostępne jako pożywienie, przetrwać przez miesiące. Kiedyś uważano, że to przetrwanie zależy od cukrów wytwarzanych przez fotosyntezę wykonywaną przez chloroplasty i stwierdzono, że chloroplasty mogą przetrwać i funkcjonować do dziewięciu, a nawet dziesięciu miesięcy.

jednak dalsze badania na kilku podobnych gatunkach wykazały, że ślimaki morskie radzą sobie równie dobrze, gdy są pozbawione światła. Sven Gould z Uniwersytetu Heinricha-Heinego w Düsseldorfie i jego współpracownicy wykazali, że nawet po zablokowaniu fotosyntezy ślimaki mogą przetrwać bez jedzenia przez długi czas i zdawały się radzić sobie równie dobrze, jak ślimaki pozbawione jedzenia wystawione na działanie światła. Przez 55 dni zagłodzili sześć okazów P. ocellatus, dwa trzymając w ciemności, dwa traktując chemikaliami, które hamowały fotosyntezę i dostarczając dwóm odpowiednie światło. Wszyscy przeżyli i wszyscy schudli w mniej więcej tym samym tempie. Autorzy odmówili również pożywienia sześciu okazom E. timida i trzymali je w całkowitej ciemności przez 88 dni – wszystkie przeżyły.

w innym badaniu wykazano, że E. chlorotica zdecydowanie mają sposób na wsparcie przetrwania ich chloroplastów. Po ośmiu miesiącach, pomimo faktu, że chlorotica Elysia była mniej zielona i bardziej żółtawa, większość chloroplastów w ślimakach pozostała nienaruszona, zachowując jednocześnie swoją drobną strukturę. Zużywając mniej energii na działania takie jak znajdowanie żywności, ślimaki mogą inwestować tę cenną energię w inne ważne działania.Chociaż Elysia chlorotica nie są w stanie syntetyzować własnych chloroplastów, zdolność do utrzymania chloroplastów w stanie funkcjonalnym wskazuje, że Elysia chlorotica może posiadać geny wspierające fotosyntezę w swoim własnym genomie jądrowym, prawdopodobnie nabytym poprzez poziomy transfer genów. Ponieważ chloroplast DNA koduje tylko 10% białek potrzebnych do prawidłowej fotosyntezy, naukowcy zbadali Genom chlorotica Elysia pod kątem potencjalnych genów, które mogłyby wspierać przetrwanie chloroplastów i fotosyntezę. Naukowcy odkryli w DNA ślimaka morskiego ważny Gen glonowy, psbO (Gen jądrowy kodujący białko stabilizujące mangan w kompleksie fotosystem II), identyczny z wersją ALGOWĄ. Doszli do wniosku, że Gen prawdopodobnie został nabyty przez poziomy transfer genów, ponieważ był już obecny w jajach i komórkach płciowych Elysia chlorotica. To z powodu tej zdolności do wykorzystania poziomego transferu genów, że chloroplasty są w stanie być stosowane tak skutecznie, jak były. Jeśli organizm nie włącza chloroplastów i odpowiednich genów do swoich własnych komórek i genomu, komórki glonów musiałyby być karmione częściej ze względu na brak skuteczności w użyciu i konserwacji chloroplastów. To po raz kolejny prowadzi do zachowania energii, jak wspomniano wcześniej, pozwalając ślimakom skupić się na ważniejszych czynnościach, takich jak kojarzenie i unikanie drapieżnictwa.

nowsze analizy nie były jednak w stanie zidentyfikować żadnych aktywnie ekspresji genów jądrowych glonów u Elysia cholorotica lub u podobnych gatunków Elysia timida i Plakobranchus ocellatus.Wyniki te osłabiają poparcie dla hipotezy horyzontalnego transferu genów. Raport z 2014 r. wykorzystujący fluorescencyjną hybrydyzację in situ (FISH) w celu zlokalizowania genu jądrowego glonów, prk, znalazł dowody poziomego transferu genów. Jednak wyniki te zostały zakwestionowane, ponieważ analiza ryb może być zwodnicza i nie może udowodnić poziomego transferu genów bez porównania z genomem Elysia cholorotica, czego naukowcy nie zrobili.

dokładny mechanizm pozwalający na długowieczność chloroplastów po wychwyceniu przez Elysia cholorotica pomimo braku aktywnych genów jądrowych glonów pozostaje nieznany. Jednak trochę światła zostało rzucone na Elysia timida i jej glony. Analiza genomiczna Acetabularia acetabulum i Vaucheria litorea, podstawowych źródeł pożywienia Elysia timida, ujawniła, że ich chloroplasty wytwarzają FTSH, inne białko niezbędne do naprawy fotosystemu II. U roślin lądowych gen ten jest zawsze kodowany w jądrze, ale jest obecny w chloroplastach większości glonów. Duża podaż ftsH może zasadniczo przyczynić się w znacznym stopniu do obserwowanej długowieczności kleptoplastu u Elysia cholorotica i Elysia timida.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.