Ученые обнаружили, что морские слизни (Elysia crispata), питающиеся водорослями, обладают особыми клеточными структурами для хранения украденных у водорослей хлоропластов. Эти отсеки, которые ученые назвали клептосомами (от греческого слова «красть»), создают идеальную химическую среду для поддержания жизнедеятельности хлоропластов..
Морские слизни крадут хлоропласты, чтобы перекусить ими в «черный день»
Биологи из Гарвардского университета обнаружили у морских слизней особые клеточные структуры — клептосомы, в которых хранят и используют украденные у водорослей хлоропласты. В нормальных условиях хлоропласты работают, как и у водорослей и производят питательные вещества, а когда слизень голодает он хлоропласты переваривает.
Морские слизни из рода Elysia имеют зеленый цвет, потому что в них хранятся хлоропласты — органеллы, вырабатывающие энергию в растениях. Corey Allard
Способность использовать хлоропласты не уникальна для морских слизней. Некоторые виды планарий также могут сохранять функциональные хлоропласты из съеденных водорослей на несколько месяцев. Ресничные черви рода Convolutа образуют симбиоз с одноклеточными водорослями, живущими в их тканях и обеспечивающими питание через фотосинтез. Так что, своего рода «синтез» животного и растения вполне возможен.
Исследование, опубликованное в журнале Cell, показало, что когда слизни поедают многоклеточные водоросли, их пищеварительная система работает избирательно: она переваривает клетки водорослей, но сохраняет их хлоропласты.
Схема питания морского слизня.
Мобильная «птицеферма»
Слизни не просто пассивно хранят чужие органеллы, но активно поддерживают их функционирование. Большинство белков в хлоропластах слизней производится самими слизнями, а не исходными водорослями. Клетки пищеварительной системы, в которых расположены клептосомы расположены прямо под прозрачной кожей слизней. Поэтому слизни в нормальном состоянии — зеленые. Хлоропласты внутри клептосом нормально работают и производят питательные вещества, которые поддерживают жизнедеятельность слизня.
«Клептосомы функционирует как мобильный холодильник для хлоропластов, и во время голодания слизни могут переключиться с хранения на потребление», — объясняет соавтор исследования Николас Беллоно. Может быть, даже более точным было бы сравнение клептосомы с птицефабрикой. В нормальных условиях хлоропласты «несут яйца», а в голодное время — идут на «мясо».
После четырех недель лишения пищи зеленые морские слизни Elysia становятся оранжевыми.
Фотосинтезирующие слизни Elysia crispata могут выживать без пищи до четырех месяцев, тогда как обычные слизни Aplysia californica погибают через три-четыре недели. После месяца голодания слизни теряют зеленый цвет, становятся оранжевыми и прекращают фотосинтез, поскольку клетка переваривает хлоропласты. Ученые отмечают, что такую изощренную систему питания они наблюдают впервые.