Фотосинтезирующий моллюск-листик
Перед вами вовсе не листик морского растения, а самое настоящее животное — брюхоногий моллюск элизия (Elysia chlorotica). Такой зеленый он потому, что захватывает чужие хлоропласты, заставляя их работать на себя. То есть, фактически, это фотосинтезирующее животное.
Живут элизии в мелких заводях и соленых болотах на атлантическом побережье США и Канады. Эти создания довольно маленькие, их длина не превышает 60 мм. При помощи мощного скребка-радулы моллюск прогрызает клеточные стенки желто-зеленой водоросли вошерии (Vaucheria litorea), высасывая питательное содержимое. Большая часть компонентов растительных клеток далее движется по пищеварительному тракту животного и переваривается. Не переваривает элизия лишь хлоропласты — они захватываются клетками-фагоцитами пищеварительного тракта, накапливаются в его дивертикулах (выпячиваниях) и продолжают жить и функционировать. Это явление называется клептопластией. Пищеварительная система элизии — огромный лабиринт крошечных трубочек, буквально нашпигованных ворованными хлоропластами, и эти трубочки ветвятся по всему телу моллюска. Именно поэтому он ярко-зеленый.
Пищеварительный тракт моллюска Elysia chlorotica. A — элизия кормится на любимой водоросли Vaucheria litorea. B — хорошо видны отдельные пищеварительные трубочки (показаны стрелкой). C — увеличенная фотография эпидермиса элизии; можно разглядеть плотно упакованные хлоропласты. Рисунок из статьи K. N. Pelletreau et al., 2014. Lipid accumulation during the establishment of kleptoplasty in Elysia chlorotica
Что интересно, элизия не только интегрирует чужие хлоропласты в свои собственные клетки. Моллюск даже способен сам продуцировать необходимые белки и хлорофилл, необходимый для работы этих растительных симбионтов. Моллюск и его любимая водоросль «срослись» весьма тесно: сравнение их ДНК показало, что как минимум 52 гена вошерии присутствует в геноме элизии. Это первый известный пример естественного горизонтального переноса генов между многоклеточными организмами, который, впрочем, в 2013 году опровергли.
На иллюстрации художницы Робин К. Херман изображено питание моллюска Elysia chlorotica, захват хлоропластов и интеграция их в дивертикулы. Рисунок с сайта rkherman.net
Рождается элизия, естественно, без всяких хлоропластов. Бледненькие светло-серые малыши начинают неистово уничтожать водоросли, накапливая важные симбионты. Взрослый моллюск-листик настолько экипирован хлоропластами, что полагается на фотосинтез как на основной источник энергии, переходя к питанию водорослями лишь время от времени. Кстати, форма листика тоже возникла неспроста, ведь она очень выгодна для экспонирования солнечному свету большой площади поверхности. На одной только энергии от фотосинтеза взрослая элизия может прожить до девяти месяцев. Моллюсков пробовали выращивать в темноте и заметили, что у них в отсутствие фотосинтетических процессов начинаются проблемы с накоплением хлоропластов и увеличивается смертность.
Elysia chlorotica, конечно же, не одна такая зеленая и листовидная. На этой иллюстрации художницы Эмили М. Енг изображены еще три вида моллюсков из того же рода. Слева направо сверху вниз: E. crispate, E. viridis, E. hirasei и наша знакомая E. chlorotica. Рисунок с сайта emilymeng.com
Справедливости ради отметим, что элизия — не единственное животное, использующее чужие хлоропласты. Еще этим, кроме других моллюсков, занимаются, например, кораллы, некоторые медузы и инфузории.
Морской слизень Elysia chlorotica
Морской слизень (лат. Elysia chlorotica), также известный как «восточная изумрудная элизия», — единственное животное, имеющее способность к фотосинтезу.
Для этой цели элизия использует солнечную энергию через хлоропласты, поступающие из ее основного источника питания — водорослей. И она даже имеет форму листа!
Вот что пишет журнал New Scientist:
«Elysia chlorotica — это огненно- зеленые морские слизни, с желатиновым листообразным корпусом, живущие вдоль Атлантического побережья США. Главное их отличие от других морских брюхоногих – способность подзаряжаться от солнечной энергии.
Мэри Рамфо из Университета штата Мэн, эксперту по Elysia chlorotica, удалось установить, как морской слизень реализует эту способность: он создает процесс фотосинтеза с помощью генов, позаимствованных из водорослей, которыми он питается.
Ранее было известно, что Еlysia chlorotica активно накапливает хлоропласты — зеленые клеточные органоиды, с помощью которых клетки растений преобразуют солнечный свет в энергию, — получая их из поедаемых водорослей, и сохраняет в клетках, выстилающих его кишечник.
Мэри Рамфо также обнаружила еще один интересный факт – молодому Elysium chlorotica достаточно питаться водорослями в течение двух недель, чтобы полученной энергии хватило на всю его многолетнюю жизнь без еды.
Геномы, полученные вместе с хлоропластами, интегрируются в собственную ДНК морского слизня, позволяя животному производить белки, необходимые «украденным» хлоропластам для продолжения работы».
В настоящее время ученые изучают возможность использования этого способа человеком. Звучит фантастически, не правда ли?
Elysia chlorotica: наполовину животное и наполовину растение
Экология познания: Если вы думаете, то так не бывает – вы ошибаетесь. Похоже, оскорбление в виде: «Ты – овощ», приобретает особый оттенок в свете данного материала. Существует несколько видов слизняков, которые имеют хлорофилл в своем организме и способны создавать питание из солнечного света
Если вы думаете, то так не бывает – вы ошибаетесь. Похоже, оскорбление в виде: «Ты – овощ», приобретает особый оттенок в свете данного материала. Существует несколько видов слизняков, которые имеют хлорофилл в своем организме и способны создавать питание из солнечного света.
Хлорофилл у этих слизняков отсутствует при рождении. Он приобретается организмами со временем. Это происходит благодаря поеданию большого количества растений. Только поедание здесь выглядит несколько иначе. Вместо традиционного переваривания, полученный хлорофилл, слизняки делают частью своих клеток. А некоторые слизняки вообще способны даже горизонтально переносить ДНК водорослей в свой организм. Ну, а дальше дело техники. Нужно просто расположиться на солнце и ждать прилива энергии
Так как же они называются ?
Elysia chlorotica — вид небольших слизней, относящийся к морским брюхоногим моллюскам. Это первое известное учёным животное, способное, подобно растениям, осуществлять процесс фотосинтеза. Своих хлоропластов у него нет, поэтому для осуществления фотосинтеза он использует хлоропласты морской водоросли Vaucheria litorea, которую употребляет в пищу. Геном слизня кодирует некоторые белки, необходимые хлоропластам для фотосинтеза.
Взрослые особи Elysia chlorotica обычно имеют ярко-зелёную окраску благодаря присутствию в клетках хлоропластов водоросли Vaucheria litorea. Иногда встречаются морские слизни красноватых или сероватых оттенков, полагают, что это зависит от количества хлорофилла в клетках. Молодые особи, которые ещё не употребляли водоросли, имеют коричневую с красными пятнами окраску из-за отсутствия хлоропластов. Морские слизни имеют большие боковые параподии, напоминающие мантию, которые могут сворачивать, окружая ими своё тело. В длину порой достигают 60 мм, но средний их размер составляет 20–30 мм.
Elysia chlorotica встречается вдоль атлантического побережья США и Канады. Морской слизень обитает в соленых болотах, заводях и мелководных бухтах на глубине до 0,5 метра.
Слизень Elysia chlorotica питается водорослями Vaucheria litorea. Он прокалывает оболочку клетки своей радулой и высасывает её содержимое. Почти всё содержимое клетки слизень переваривает, но вот хлоропласты водоросли оставляет нетронутыми, ассимилируя их в собственные клетки. Накопление слизнем хлоропластов начинается сразу после метаморфоза личинки во взрослую особь, когда он переходит на питание водорослями.
Молодые слизни имеют коричневую окраску с красными пятнами, питание водорослями окрашивает их в зелёный цвет — это вызвано постепенным распределением хлоропластов по очень разветвлённому пищеварительному тракту. Сначала молодые слизни непрерывно питаются водорослями, но со временем хлоропласты накапливаются, позволяя слизню оставаться зелёным и без употребления в пищу Vaucheria litorea. Более того, включается процесс фотосинтеза, и слизень переходит на «растительный» образ жизни, подпитываясь солнечной энергией.
Ассимилированные Elysia chlorotica хлоропласты осуществляют фотосинтез, что позволяет слизню — в период, когда водоросли недоступны, — многие месяцы жить за счёт глюкозы, полученной в результате фотосинтеза.
Хлоропласты в клетках слизня жизнеспособны и функционируют девять–десять месяцев (что значительно превышает возможные скроки/Alex). Но ДНК хлоропластов кодирует только 10 % необходимых им белков. В растениях хлоропласты — внутриклеточные органеллы — многие белки получают из цитоплазмы клетки, эти белки кодируются ядерным геномом клетки растения. Возникла гипотеза, что геном Elysia chlorotica тоже должен обладать генами, обеспечивающими фотосинтез. В геноме слизня был обнаружен ген, гомологичный ядерному гену водорослей psbO, кодирующий белок фотосистемы II. Было сделано предположение, что этот ген получен слизнем в результате горизонтального переноса генов. Возможно, ядерный геном Elysia chlorotica содержит и другие гены, кодирующие белки, принимающие участие в фотосинтезе.
Взрослые особи Elysia chlorotica являются синхронными гермафродитами — каждое половозрелое животное производит и сперматозоиды и яйцеклетки. Самооплодотворение не распространено у этого вида, обычно происходит перекрестное спаривание. После того, как яйцеклетки оплодотворены, морской слизень склеивает их в длинные нити.
Жизненный цикл морского слизня длится девять–десять месяцев, и все взрослые особи погибают ежегодно и синхронно после откладывания яиц. Учёные установили, что этот «феномен запрограммированной смерти» обусловлен деятельностью живущего в клетках Elysia chlorotica вируса.