Znajdź zawartość

Elysia chlorotica, niezwykły ślimak zdolny do pobierania chloroplastów od pożeranych przez siebie alg i przeprowadzania dzięki nim fotosyntezy, jest w stanie samodzielnie wytwarzać chlorofil - udowadniają naukowcy z University of South Florida. O niezwykłych właściwościach E. chlorotica informowaliśmy nieco ponad rok temu. Z przeprowadzonych wówczas badań wynika, że zwierzę to pochłania od swojego podstawowego pokarmu - algi z gatunku Vaucheria litorea - chloroplasty, czyli wewnątrzkomórkowe struktury odpowiedzialne za przeprowadzanie fotosyntezy, oraz fragmenty DNA. Na podstawie instrukcji zawartych w pochłoniętych genach mięczak jest w stanie wytworzyć niektóre cząsteczki zdolne do utrzymania funkcji chloroplastów, które są przez niego wykorzystywane najprawdopodobniej w celach energetycznych. Teraz, dzięki badaniom przeprowadzonym przez zespół dr. Sidneya K. Pierce'a, dowiadujemy się, że zamieszkujący u wschodniego wybrzeża Ameryki Północnej E. chlorotica jest w stanie wytwarzać chlorofil - zielony barwnik pochłaniający światło i zdolny, wspólnie z białkami zawartymi w chloroplastach, do wykorzystywania jego energii do produkcji glukozy. Nigdy wcześniej syntezy tego związku nie udało się zaobserwować u zwierząt. Odkrycia dokonano podczas długofalowych badań nad osobnikami E. chlorotica. Zwierzęta, których komórki w momencie rozpoczęcia hodowli zawierały już pewną liczbę chloroplastów, były głodzone przez ponad pięć miesięcy. Zdaniem Pierce'a utrzymanie prawidłowej funkcji chloroplastów przez tak długi okres było niemożliwe, co sugerowało, że ich składniki muszą być syntetyzowane przez samego ślimaka. Ostatecznym dowodem na poparcie tezy postawionej Pierce'a były badania, w których zwierzęta karmiono aminokwasami wyznakowanymi radioaktywnym izotopem węgla. Gdy po pewnym czasie obecność promieniotwórczych izotopów stwierdzono w cząsteczkach chlorofilu, stało się jasne, że molekuły te są wytwarzane przez komórki E. chlorotica. Jest to pierwszy raz w historii nauki, kiedy udowodniono zdolność zwierzęcia do syntezy tego związku. Wcześniej jego wytwarzanie stwierdzano wyłącznie u roślin, alg oraz cyjanobakterii. O swoim odkryciu badacze z Florydy poinformowali za pośrednictwem czasopisma Symbiosis.

Badacze z Uniwersytetu Maine rozwikłali zagadkę ślimaka zdolnego do... przeprowadzania fotosyntezy. Okazuje się, że jego niezwykłe umiejętności są możliwe dzięki wyrafinowanej "kradzieży". Niezwykły mięczak, żyjący u wschodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych, należy do gatunku Elysia chlorotica. Już kilka lat temu zaobserwowano w jego organizmie chloroplasty - elementy komórek roślinnych odpowiedzialne za przechwytywanie energii słonecznej i wytwarzanie przy jej użyciu cukrów. Dotychczas jednak pełne zrozumienie tego niezwykłego zjawiska było dla badaczy nieuchwytne. Autorką odkrycia jest Mary Rumpho, od lat badająca to niezwykłe zwierzę. Z przeprowadzonych przez nią eksperymentów wynika, że swoją zdolność do fotosyntezy E. chlorotica zawdzięcza "kradzieży" genów występujących normalnie u alg - głównego pokarmu ślimaka. Choć obecność chloroplastów w ciele mięczaka była bezsprzeczna, badacze nie mieli pojęcia, dlaczego jest on w stanie utrzymać je w swoim ciele przez niemal całe życie. Nie od dziś wiadomo bowiem, że własny materiał genetyczny chloroplastów koduje zaledwie około 10% białek potrzebnych do ich funkcjonowania. Pozostałe geny są ukryte w DNA jądra komórkowego alg. Od początku zadawaliśmy więc pytanie, w jaki sposób są one w stanie utrzymać się przy życiu w komórce zwierzęcej nieposiadającej tych białek, tłumaczy badaczka. Eksperymenty przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Maine potwierdziły, że materiał genetyczny chloroplastów wyizolowanych z komórek E. chlorotica nie zawiera genów umożliwiających im długotrwałe przeżycie poza macierzystym organizmem. Oczywistym (choć jednocześnie niezwykle zaskakującym) było więc, że brakujące geny muszą pochodzić z genomu samego ślimaka. Rzeczywiście, badanie sekwencji DNA mięczaka potwierdziło to przypuszczenie. Nie wiemy, jak to możliwe, i możemy jedynie snuć przypuszczenia, tłumaczy Rumpho. Badacze zaproponowali dwie hipotezy mogące wyjaśniać tę zagadkę. Pierwsza z nich mówi o przechwyceniu genów alg razem z pochłanianymi komórkami. Zgodnie z nią, z niewiadomych przyczyn pokaźne fragmenty materiału genetycznego mogły zostać wbudowane do genomu E. chlorotica. Konkurencyjna teoria mówi o niezidentyfikowanym wirusie, który mógł przenieść sekwencje DNA z komórek jednego gatunku do drugiego. Co ciekawe, geny alg znaleziono także w komórkach rozrodczych ślimaka. Oznacza to, że DNA kodujące "egzotyczne" dla niego białka jest przekazywane kolejnym pokoleniom. E. chlorotica nie jest pierwszym odkrytym zwierzęciem wykorzystującym zdolność innych organizmów do fotosyntezy na swoją korzyść. Wyjątkowość odkrycia polega jednak na tym, że w przypadku tego organizmu dochodzi do wbudowania chloroplastów do własnych komórek i utrzymania ich w tym miejscu przez niemal cały czas trwania jego życia. Wszelkie inne zwierzęta osiągały ten sam efekt wyłącznie dzięki pochłanianiu na krótki czas całych komórek roślinnych. O swoim odkryciu badacze z Uniwersytetu Maine informują na łamach czasopisma Proceedings of the National Academy of Sciences.