Морские слизни воруют хлоропласты у водорослей и используют их для фотосинтеза

Новое исследование биологов из Гарварда описывает, как морские слизни вида Elysia crispata поедают водоросли и инкорпорируют их фотосинтезирующие органеллы — хлоропласты — в собственные тела. Органеллы продолжают функционировать, обеспечивая хозяина питательными веществами и энергией, а также служат «аварийным пайком» в периоды голода.

Как работает «кража»:

• Слизни поедают водоросли, но не переваривают хлоропласты полностью.
• Вместо этого они направляют эти органеллы в кишечные мешки и заключают их в специальную мембрану, которую учёные назвали «клептосомой».
• Внутри этой структуры украденные хлоропласты остаются живыми и продолжают фотосинтез.

Ключевые механизмы:

• Слизни эволюционно научились подавлять активность лизосом — клеточных «мусоросжигателей», которые обычно расщепляют чужеродный материал.
• Химический анализ показал, что в украденных хлоропластах присутствуют белки слизня, что доказывает активное поддержание органелл хозяином.
• При этом хлоропласты продолжают производить собственные белки водорослей, подтверждая их функциональность.

Наблюдения и функции:

• Хорошо питающиеся слизни имеют зеленоватый цвет, так как хранят хлоропласты в листовидных структурах на спине («по сути, это солнечная панель»).
• В условиях голода тела слизней становятся оранжевыми, как осенние листья: хлорофилл разрушается, когда украденные органеллы перевариваются в качестве «последнего средства» для получения энергии.
• Исследователи полагают, что фотосинтез недостаточен для полного обеспечения слизня. Функции могут включать создание пищевого резерва, камуфляж и защиту от хищников (возможно, делая слизня невкусным).

Эволюционное значение:

Этот процесс — пример эндосимбиоза в реальном времени. Он позволяет изучать явление, которое миллиарды лет назад привело к появлению в клетках таких органелл, как митохондрии и хлоропласты, которые когда-то были свободноживущими организмами.

«В случае слизня это происходит в течение одной жизни. Может ли это перерасти в более долговременные отношения за какое-то невероятное количество времени? Возможно», — говорит профессор Ник Беллоно, старший автор статьи в журнале Cell.

Перспективы и другие примеры:

Исследование регуляции органелл может дать insights для изучения нейродегенеративных заболеваний или лизосомных болезней накопления. Elysia — не единственные «воры»: изучаются слизни рода Berghia, которые поедают актиний и используют их жалящие клетки для собственной защиты, даже подключая их к своей нервной системе.