Ślimak jak alga

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.

ślimak alga glon Elysia chlorotica fotosynteza chloroplasty