Исследователи давно обратили внимание на «сотрудничество» пятнистой амбистомы (Ambystoma maculatum) и одноклеточных водорослей Oophilia amblystomatis. Жизненный цикл амбистомы начинается с икринки изумрудно-зеленого цвета. Такой окрас обусловлен присутствием в зародыше земноводного одноклеточных водорослей (которые, кстати, больше в природе нигде не встречаются — только в икринках некоторых видов амбистом).

Ранее считалось, что водоросли присутствуют только в желеобразном веществе икринки, окружающем зародыш, который выделяет богатые азотом и углекислым газом продукты жизнедеятельности. А водоросли перерабатывают это «сырье» в энергию, снабжая эмбрион кислородом. Однако их симбиоз оказался гораздо более тесным.

Райан Керни (Ryan Kerney) из Университета Далхаузи (Канада) показал, что водоросли обитают внутри клеток как зародыша, так и взрослого земноводного. Причем они там не только живут, но и предположительно работают, снабжая клетки амбистомы кислородом и углеводами — прямыми продуктами фотосинтеза.

Подобное взаимодействие с фотосинтезирующими организмами ранее было замечено у некоторых беспозвоночных (например, кораллов). Но приобретенная иммунная защита позвоночных обычно уничтожает весь чужеродный биологический материал, попавший во внутреннюю среду организма. Поэтому считалось, что «система безопасности» не позволит внутриклеточным симбионтам спокойно жить и трудиться. Но в данном случае либо клетки амбистомы как-то «отключили» защитные механизмы, либо водоросли нашли способ их обойти.

На изображениях, полученных с помощью просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ), видно, что вокруг водоросли, обитающей внутри клетки амбистомы, собирается несколько митохондрий . Митохондрии — это внутриклеточные «электростанции», превращающие кислород и продукты глюкозы в АТФ , универсальный источник энергии. Предположительно, митохондрии подбираются к водоросли неспроста, рассчитывая воспользоваться продуктами фотосинтеза — кислородом и углеводами.

Каким же образом водоросли попадают внутрь эмбриона? Вероятно, это происходит в то время, когда начинает формироваться нервная система будущей амбистомы. Видео, позволившее увидеть этот промежуток жизни икринки «в ускоренном воспроизведении», демонстрирует ярко-зеленую «вспышку» рядом с зародышем. Эта «вспышка» — не что иное, как резкий рост числа водорослей, вызванный, вероятно, «выбросом» богатых азотом продуктов жизнедеятельности эмбриона. А если есть выход для соединений азота — значит, есть и вход для многочисленных водорослей, которым некоторые из них не преминут воспользоваться.

Такая схема объясняет, почему ранее исследователям не удавалось обнаружить водоросли в клетках эмбрионов: они изучали икринки, еще не прошедшие стадию «зеленой вспышки». Количество водорослей внутри клеток земноводного в это время было очень небольшим. Однако нельзя утверждать, что их не было вовсе.

Одно из любопытных открытий Керни — присутствие водорослей в яйцеводах взрослых самок Ambystoma maculatum, где формируются желеобразные «мешки», окружающие эмбрион. Этот факт указывает на возможность передачи водоросли-симбионта от матери к потомству.

Амбистомы способны вырастить утраченную конечность. Почти все клетки взрослого земноводного сохраняют плюрипотентность — способность делиться и превращаться в другие типы клеток. Вполне возможно, что некоторые клетки Ambystoma maculatum выработали способность принимать водоросли-симбионты благодаря тому, что их процессы «самоидентификации» идут не так, как у клеток других животных.

Некоторые виды животных переняли способности растений, чтобы иметь преимущества перед конкурентами. Природа поражает своей фантазией — от тли с солнечными батареями до водорослей, живущих в саламандре, — это живые уроки биологии, которые могут быть использованы для пояснения работы иммунной системы, а также усовершенствования генотерапии.

Симбиоз

СИМБИОЗ (от греч. symbiosis - сожительство) — тесное сожительство организмов двух или более видов, к-рое, как правило, стало необходимым и полезным для обоих партнеров (симбионтов). С. у морских животных открыл К. Мёбиус (1877).

Если вы не обладаете воможностями растений, то лучшим решением станут симбиотические отношения с фотосинтезирующими микроорганизмами. Этот метод используют многие виды кораллов: они являются скелетом и домом, а микробы зооксантеллы запасают энергию.

Следующий пример: симбиоз водорослей и саламандры. Каждую весну на северо-востоке США, пятнистые саламандры проснувшись, собираются в водоемах, чтобы размножаться. «После оргий, они откладывают кладки яиц», говорит Райан Керни, изучающий земноводных в колледже Геттисберга. «Несколько дней спустя, все яйца меняют оттенок и становятся слегка зелеными».

Дело в том, что в этих яйцах живет определенный тип водорослей, он приносит небольшую пользу для развивающегося эмбриона за счет увеличения концентрации кислорода в клетках. Кенни обнаружил, что на самом деле эти водоросли находятся внутри клеток эмбриона.

Морской слизняк и солнечные батареи

Среди морских слизняков Sacoglossa есть несколько видов, которые воруют хлоропласты у водорослей и потом фотосинтезируют самостоятельно. Это очень странно, так как хлоропласты нуждаются в условиях, созданных клеткой водоросли или растения.

Существует вид морского слизня (Elysia chlorotica), которому нужно питаться только в очень раннем возрасте. Он съедает водоросли, «воруя» их способность использовать энергию солнца, а затем переходит на автотрофное питание на протяжении всей своей 10-месячной жизни.

Сидни Пирс, биолог из Университета Южной Флориды, провел большую часть последних четырех лет в поисках генов, которые могли бы объяснить, как эти хлоропласты функционируют. В клетках Elysia chlorotica, он нашел около 50 генов, участвующих в процессе фотосинтеза.

Как передались гены от водорослей слизню? «Если бы я бы знал это, то понял как работает генотерапия, тогда я был бы миллионером», — сказал Пирс. Генотерапия основана на встроении генов в ДНК человека, и имеет потенциал для лечения всего — от рака до слепоты. Это пока только фантазия, так как чужеродная ДНК отторгается иммунной системой человека.

Исследователи Мария Румфо (университет Коннектикута), и Хайке Вигеле (Центр исследования молекулярного биоразнообразия, Германия) подвергают критике результаты Пирса. Они не уверены в том, что слизень сам встроил найденные гены в свою ДНК. Кроме того, необходимо больше, чем 50 генов для работы этих хлоропластов.

Вигеле считает, что ответ кроется в поведении слизня, а не его генах. Эти слизни защищают хлоропласты с помощью своеобразных штор, называемых параподией. Эти хлоропласты-соседи также уникальны, поскольку работают дольше других.

Тля

Гороховая тля не нуждается в воровстве для получения энергии от солнца.

В исследовании, опубликованном ранее в этом году в журнале «Научные доклады» установлено, что на свету гороховая тля может производить аденозинтрифосфат, или АТФ — аккумулятор энергии живых организмов (животные клетки обычно преобразовывать в АТФ пищу, в то время как растения производят АТФ в результате фотосинтеза).

Гороховая тля необычна и тем, что способна синтезировать каротиноиды, которые, как правило, производится растениями и микроорганизмами. Эти каротиноиды определяют цвет тли и также способны производить ATФ из солнечного света (Алан Робичон, Sophia Agrobiotech Institute, Франция).

Какую же пользу может извлечь человек, изучая эти уникальные способности животных? Сможем ли мы когда-нибудь использовать эти методы? Это покажет время…

Дуглас Мейн, livescience.com

Восточная изумрудная элизия (Elysia chlorotica) – уникальный вид морских брюхоногих моллюсков. В процессе своей эволюции элизия стала единственным животным (из известных науке), которое пользуется фотосинтезом для питания.

«Elysia chlorotica» или «восточная изумрудная элизия»

Elysia chlorotica обитает вдоль атлантического побережья США и Канады. Ее молодые особи изначально не представляют собой ничего необычного и имеют коричневатую с красными вкраплениями окраску. Но по мере взросления элизия начинает питаться водорослями Vaucheria litorea , прокалывая ее клетки своей теркой-радулой и высасывая все содержимое. Содержащиеся внутри клетки хлоропласты отфильтровываются и ассимилируются с собственными клетками моллюска.

Напомним, что хлоропласты – это компоненты клеток растений, при помощи которых осуществляется процесс фотосинтеза, то есть процесс преобразования солнечной энергии в энергию связей. Хлоропласты содержат фотосинтетический пигмент хлорофилл, который придает растениям зеленый цвет.

Постепенно поглощая все больше хлоропластов, моллюск меняет свой цвет от коричневого до зеленого. После накопления достаточного количества хлоропласта животное переходит на питание солнечной энергией и получает глюкозу в процессе фотосинтеза. Это умение дает восточной изумрудной элизии возможность пережить периоды, когда водоросли Vaucheria litorea недоступны. Интересно, что даже если моллюск будет долгое время оставаться в тени на глубине, и все накопленные хлоропласты погибнут, восточная изумрудная элизия может вновь начать питаться водорослями и накапливать хлоропласт для фотосинтеза.

На данный момент Vaucheria litorea – единственное известное животное, умеющее осуществлять процесс фотосинтеза.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Вообразить, что человек полностью отказался от привычной ему пищи, перестал поглощать в себя разные вкусности и теперь просто использует в качестве источника энергии солнечный свет как обыкновенное растение — непросто.

Но сколько тогда успел бы в своей жизни человек, не теряя больше времени, чтобы покупать, готовить и употреблять органическую пищу. Наверняка все освободившееся время пошло бы на что-то более полезное и приятное.

Не так давно учёные из Морской биологической лаборатории в Америке узнали интересный факт о бриллиантово-зелёном морском слизне, форма которого схожа с листком растения и питается он солнечным светом, но на самом деле он — представитель животного мира.

Этот слизень имеет яркую окраску за счёт ДНК водорослей, которые поглощает в качестве пищи. Профессор Южного Флоридского университета Сидни К. Пирса утверждает: «Совершенно невозможно, что ДНК водоросли могут действовать внутри животной клетки. Но однако, такое происходит. И именно они дают возможность животному питаться солнечным светом». Учёные утверждают, что при желании и люди могли бы воспользоваться этим механизмом.

Видимо, эволюция человека и животных пошла не тем путём. Растения все это время стремились стать тоньше и прозрачнее, а животный мир, наоборот, толстел и становился светонепроницаемым. В то время как растения регулярно получают необходимую порцию питания от солнца, находясь на одном и том же месте, животным и людям требуется более энергетически богатая пища, так как они постоянно двигаются и перемещаются.

Однако, если сравнить ДНК человека и растений, станет понятно, что не такие уж они разные. Это сходство берет начало из времён зарождения первой жизни на Земле, и даёт возможность животному красть фотосинтез. На сегодняшний момент синтетическая биология продвинулась на совершенно новый уровень и неосуществимая, казалось бы, до сего момента идея о создании участков кожи способных к фотосинтезу теперь не кажется такой фантастической.

Со слов Пирса: « Как правило, если ген одного организма попадает в клетку иного, то он не срабатывает. Но всё-таки это работает и есть вероятность в одно мгновение изменить многое. Это быстрая эволюция

Помимо морского слизня есть и другой пример животного мира, осуществляющий фотосинтез с помощью водорослей – это кораллы. В их клетках содержатся простейшие одноклеточные динофлагелляты, способные к фотосинтезу и пятнистая саламандра, которая использует водоросли, чтобы снабжать себя солнечной энергией.

Вот только морской слизень не использует посредников для фотосинтеза. Поглотив хлоропласты водорослей, слизень покрывает ими пищеварительный тракт. Теперь полуживотное — полурастение может долгое время питаться только солнечной энергией. Но до сих пор не было известно, как же слизень сохраняет эти украденные хлоропласты.

Сейчас же Пирса и другие учёные отыскали ответ. Оказывается, слизень крадёт у водорослей не только хлоропласты, но и важный ДНК код. Он-то и помогает слизню ещё довольно долгое время производить фотосинтез, так как несёт в себе фермент, который помогает поддерживать хлоропласты.