Клетки водоросли взрастили солнечную саламандру
Канадские учёные в первый раз нашли клетки фотосинтезирующей водоросли в клеток позвоночного. Храбрецом изучения стал один из видов саламандр.
В далеком прошлом как мы знаем, что в оболочке её новорождённых икринок довольно часто поселяются водоросли. Но сейчас стало известно, что симбиотические отношения на этом далеко не заканчиваются.
Биологи находили в гелеобразной оболочке яиц жёлтопятнистой амбистомы (Ambystoma maculatum) клетки водоросли Oophila amblystomatis. Её наименование так и переводится с латинского — любительница икринок саламандры.
В природе существуют зародыши и без водоросли. Но учёные установили, что их шансы выжить ниже, чем у «зелёных» собратьев.
Всё дело в том, что икринки земноводного защищены от внешнего мира необычным мягким аналогом рептилий и скорлупы птиц. В то время, когда яйцо попадает в воду, влага попадает через мембраны вовнутрь икринки и раздувает её.
Наряду с этим секрет, обволакивающий каждую сферу, кроме этого смешивается с водой, образуя подобие разбухшего желатина.
Любопытно, что эта водоросль доселе не виделась никому в «дикой природе», другими словами вне икринок нескольких видов амфибий. В самый раз переименовывать данный живой организм в «саламандоросль» (фото VCU Rice Center).
Эта защитная стенки позднее, к примеру при высыхании водоёма, не даёт икринке умереть, но вместе с тем мешает обычному прохождению кислорода к эмбриону, и выведению CO2. В то время, когда обмен газов идёт через чур медлительно, потомство саламандры погибает.
Фотосинтезирующая водоросль может попадать через мембрану яиц и расти в икринок. На протяжении собственного жизненного цикла O. amblystomatis снабжает эмбрионы нужным им кислородом, а в обмен приобретает продукты метаболизма растущего организма, в частности углекислый газ.
Эта необыкновенная симбиотическая совокупность изучалась десятки лет. И никто не ожидал, что вскроются новые факты совместной судьбе водорослей и амфибий.
Но на протяжении изучения жёлтопятнистой амбистомы Райан Керни (Ryan Kerney) и его коллеги из университета Далхаузи (Dalhousie University) определили ещё кое-что занимательное.
Вглядевшись как направляться, они поняли, что ярко-зелёным цветом была окрашена не только оболочка икринок, но и сами эмбрионы. Клетки водоросли находились во всём теле саламандр.
О собственном немыслимом открытии Керни поведал на девятом конгрессе морфологии позвоночных (Ninth International Congress of Vertebrate Morphology), прошедшем сравнительно не так давно в Уругвае (иллюстрация ICVM-9).
O. amblystomatis замечательно себя ощущала в клеток позвоночного. Более того, водоросль, "Наверное," скармливала органеллам хозяина продукты фотосинтеза: углеводороды и кислород.
Подобные симбиотические отношения были ранее найдены лишь в беспозвоночных организмах (мы говорили об одном из хороших примеров). Чуть позднее учёные нашли фрагменты фотосинтезирующих водорослей и, основное, части их генетического кода в растениях а также в животных.
А сравнительно не так давно был взят неестественный симбионт рыбы и светло синий-зелёных водорослей.
Но дабы чужеродные клетки поселились в клетках позвоночного… Такое до недавних пор считалось нонсенсом.
Но, оказывается, иммунная совокупность последовательности животных, основная функция которой изгонять из организма всех чужаков, не всегда противится интервентам.
Слева: выводок пятнистой саламандры.
Справа: увеличенная фотография одной из икринок. Отчётливо видно, как плавают в оболочке отдельные клетки водорослей (фото Renn Tumlison/Henderson State University).
Отключили ли саламандры собственный защитный барьер либо же водоросли каким-то образом его обходят – пока не светло.
Керни решил понаблюдать за вылупляющимися эмбрионами при помощи флуоресценции. По окончании того как на картине обнаружились неподсвеченные клетки (возможно, которые содержат хлорофилл), учёный перешёл к просвечивающему электронному микроскопу.
Новые фотографии продемонстрировали, что в клеток земноводных, где поселились водоросли, последних окружали митохондрии. Но так как эти органеллы переводят кислород и глюкозу в молекулы АТФ, запасающие энергию.
Получается, что митохондрии саламандр смогут питаться продуктами фотосинтеза водоросли. Но это до тех пор пока только умозаключение Райана, которое ещё предстоит доказать.
Во взрослом состоянии саламандра никаким образом не выдаёт, что внутри её клеток растут настоящие водоросли (фото Scott Albert/ilherps.tripod.com).
Второе, что предстоит узнать, – как водоросли попадают вовнутрь клеток позвоночных. Керни, основываясь на прошлых изучениях икринок A. maculatum, предполагает, что вход раскрывается в тот момент, в то время, когда лишь только начавший развиваться эмбрион выбрасывает из яйца первые отходы жизнедеятельности.
Быть может, исходя из этого другие учёные ранее не нашли водоросль в эмбрионах – в то время клетки O. amblystomatis просто не успели распространиться по организму саламандры. Но то, что их не подмечали, конечно же, не свидетельствует, словно бы эмбрионы не содержат симбионт в себя уже на ранних стадиях.
Тело данной самки раздулось от «полезного багажа» в животе.
Керни нашёл клетки водоросли в яйцеводах взрослых саламандр, по окончании чего высказал предположение, что O. amblystomatis может передаваться от матери к эмбрионам в ходе размножения (фото The Horned Jack Lizard/Flickr.com).
Эта работа любопытна ещё и тем, что может поведать учёным большое количество нового о процессах самоопределения клеток позвоночных на протяжении развития. К примеру, быть может, что какие-то специальные клетки оказывают помощь водорослям приспособиться к судьбе в земноводного, «зашифровав» их под «собственные».
Но какие конкретно бы предположения на данный момент ни выдвигали учёные, ответы на все вопросы смогут дать лишь будущие изучения.
Кстати, симбиоз с водорослями замечали и у других видов саламандр. Так что копилку знаний о клетках пополнит не только предстоящее тщательное разбирательство с A. maculatum.
Update: Статья Керни и его сотрудников вышла в издании PNAS.
