Морской слизень позаимствовал гены у водорослей для фотосинтеза

Исследование, опубликованное в The Biological Bulletin, объясняет, как ярко-зелёный морской слизень E. chlorotica может месяцами «питаться» солнечным светом, подобно растению.

Авторы впервые представили прямое доказательство того, что в хромосомах слизня присутствуют гены, полученные от поедаемых им водорослей V. litorea. Эти гены поддерживают процессы фотосинтеза внутри слизня, обеспечивая его пищей.

Это один из немногих известных примеров функционального переноса генов между многоклеточными видами, что является целью генной терапии для лечения наследственных заболеваний у людей.

«Является ли морской слизень хорошей [биологической моделью] для терапии человека? Вероятно, нет. Но выяснение механизма этого естественного переноса генов может быть чрезвычайно полезным для будущих медицинских применений», — говорит соавтор исследования Сидни К. Пирс.

Механизм «кражи» хлоропластов (клептопластии)

С 1970-х годов известно, что E. chlorotica «ворует» хлоропласты у водорослей V. litorea и внедряет их в собственные клетки пищеварительной системы. Внутри клеток слизня хлоропласты продолжают фотосинтезировать до девяти месяцев — гораздо дольше, чем в водорослях, — производя углеводы и липиды для питания слизня.

Ключевая роль перенесённого гена

Используя современные методы визуализации, команда подтвердила, что ген от V. litorea присутствует в хромосоме слизня. Этот ген кодирует фермент, критически важный для ремонта и функционирования хлоропластов.

«Эта работа подтверждает, что один из нескольких генов водорослей, необходимых для восстановления повреждений хлоропластов, присутствует в хромосоме слизня. Ген встроен в хромосому и передаётся следующему поколению», — поясняет Пирс.

Хотя каждое новое поколение слизней должно заново захватывать хлоропласты из водорослей, гены для их поддержания уже заложены в их геноме.

Значение открытия

«Не должно быть никакой возможности, чтобы гены водоросли работали внутри клетки животного. И тем не менее, здесь это так. Они позволяют животному полагаться на солнечный свет для питания», — отмечает Пирс.

Этот механизм также представляет собой форму быстрой эволюции: успешный перенос генов между видами может приводить к эволюционным изменениям буквально от одного поколения к другому, а не в течение тысяч лет.