Elysia chlorotica

(a) en definierad tubule i matsmältningsdivertikula som sträcker sig in i djurets parapodiala region (pil). Matsmältningssystemet består av tätt packade tubuler som grenar sig genom djurets kropp. Varje tubule består av ett lager av enstaka celler som innehåller djurorganeller och många algplastider. Detta cellskikt omger lumen. (B) förstorad bild av epidermis av E. chlorotica som visar tätt packade plastider. Djuren är ljusgrå i färg utan sina bosatta plastider, vilket bidrar till klorofyll för att göra havssniglarna ljusgröna.

Elysia chlorotica matar på tidvattenalgen Vaucheria litorea. Den punkterar algcellväggen med sin radula, håller sedan algsträngen ordentligt i munnen och suger ut innehållet från ett sugrör. Istället för att smälta hela cellinnehållet eller passera innehållet genom tarmen oskadd, behåller det bara kloroplasterna genom att lagra dem i sitt omfattande matsmältningssystem. Det tar sedan upp de levande kloroplasterna i sina egna tarmceller som organeller och upprätthåller dem levande och funktionella i många månader. Förvärvet av kloroplaster börjar omedelbart efter metamorfos från veliger-scenen när de unga havssniglarna börjar mata på Vaucheria litorea-cellerna. Juvenile sniglar är bruna med röda pigmentfläckar tills de matar på algerna, vid vilken tidpunkt de blir gröna. Detta orsakas av fördelningen av kloroplasterna genom den omfattande grenade tarmen. Först måste snigeln kontinuerligt matas på alger för att behålla kloroplasterna, men med tiden blir kloroplasterna mer stabilt införlivade i cellerna i tarmen vilket gör att snigeln kan förbli grön utan ytterligare utfodring. Vissa Elysia chlorotica-sniglar har till och med varit kända för att kunna använda fotosyntes i upp till ett år efter bara några matningar.

kloroplasterna i algerna införlivas i cellen genom fagocytosprocessen där cellerna i havssnigeln uppslukar cellerna i algerna och gör kloroplasterna till en del av sitt eget cellulära innehåll. Införlivandet av kloroplaster i cellerna i Elysia chlorotica gör att snigeln kan fånga energi direkt från ljus, som de flesta växter gör, genom fotosyntesprocessen. E. chlorotica kan, under tidsperioder där alger inte är lätt tillgängliga som livsmedelsförsörjning, överleva i månader. Man trodde en gång att denna överlevnad berodde på sockerarter som produceras genom fotosyntes som utförs av kloroplasterna, och det har visat sig att kloroplasterna kan överleva och fungera i upp till nio eller till och med tio månader.

men ytterligare studier på flera liknande arter visade att dessa havssniglar klarar sig lika bra när de berövas ljus. Sven Gould från Heinrich-Heine University i D-universitetet i D-regionen, och hans kollegor visade att även när fotosyntesen blockerades kunde sniglarna överleva utan mat under lång tid och tycktes klara sig lika bra som matberövade sniglar utsatta för ljus. De svältade sex exemplar av P. ocellatus i 55 dagar, höll två i mörkret, behandlade två med kemikalier som hämmade fotosyntesen och gav två lämpligt ljus. Alla överlevde och alla gick ner i vikt i ungefär samma takt. Författarna nekade också mat till sex exemplar av E. timida och höll dem i fullständigt mörker i 88 dagar — och alla överlevde.

i en annan studie visades det att E. chlorotica definitivt har ett sätt att stödja överlevnaden av deras kloroplaster. Efter åttamånadersperioden, trots att Elysia chlorotica var mindre grön och mer gulaktig i färg, verkade majoriteten av kloroplasterna i sniglarna ha förblivit intakta samtidigt som de behöll sin fina struktur. Genom att spendera mindre energi på aktiviteter som att hitta mat kan sniglarna investera denna värdefulla energi i andra viktiga aktiviteter.Även om Elysia chlorotica inte kan syntetisera sina egna kloroplaster, indikerar förmågan att upprätthålla kloroplasterna i ett funktionellt tillstånd att Elysia chlorotica kan ha fotosyntesstödande gener inom sitt eget kärngenom, eventuellt förvärvat genom horisontell genöverföring. Eftersom kloroplast-DNA enbart kodar för bara 10% av proteinerna som krävs för korrekt fotosyntes, undersökte forskare Elysia chlorotica-genomet för potentiella gener som kan stödja kloroplastöverlevnad och fotosyntes. Forskarna hittade en vital alggen, psbO (en kärngen som kodar för ett manganstabiliserande protein inom fotosystem II-komplexet) i sea slugs DNA, identiskt med algversionen. De drog slutsatsen att genen sannolikt hade förvärvats genom horisontell genöverföring, eftersom den redan fanns i ägg och könsceller av Elysia chlorotica. Det är på grund av denna förmåga att utnyttja horisontell genöverföring att kloroplasterna kan användas så effektivt som de har varit. Om en organism inte införlivade kloroplasterna och motsvarande gener i sina egna celler och genom, skulle algcellerna behöva matas på oftare på grund av brist på effektivitet vid användning och bevarande av kloroplasterna. Detta leder återigen till en energibesparing, som tidigare nämnts, vilket gör att sniglarna kan fokusera på viktigare aktiviteter som parning och undvikande av predation.

nyare analyser kunde emellertid inte identifiera några aktivt uttryckta algkärngener i Elysia cholorotica eller i liknande arter Elysia timida och Plakobranchus ocellatus.Dessa resultat försvagar stödet för den horisontella genöverföringshypotesen. En 2014-rapport som använder fluorescerande in situ hybridisering (FISH) för att lokalisera en algkärngen, prk, fann bevis på horisontell genöverföring. Dessa resultat har emellertid sedan ifrågasatts, eftersom FISKANALYS kan vara vilseledande och inte kan bevisa horisontell genöverföring utan jämförelse med Elysia cholorotica-genomet, vilket forskarna misslyckades med att göra.

den exakta mekanismen som möjliggör livslängden för kloroplaster som en gång fångats av Elysia cholorotica trots dess brist på aktiva algkärngener är fortfarande okänd. Men lite ljus har kastats på Elysia timida och dess algmat. Genomisk analys av Acetabularia acetabulum och Vaucheria litorea, de primära matkällorna för Elysia timida, har avslöjat att deras kloroplaster producerar ftsH, ett annat protein som är viktigt för fotosystem II-reparation. I landväxter kodas denna gen alltid i kärnan men finns i kloroplasterna hos de flesta alger. Ett gott utbud av ftsH kan i princip bidra mycket till den observerade kleptoplast-livslängden i Elysia cholorotica och Elysia timida.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.