logo

Пользовательского поиска

Friday 19th of October 2018

«Солнечная» саламандра: первый случай симбиоза фотосинтезирующих водорослей и позвоночных

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Вести из лабораторий
Автор: Administrator   
08.08.2010 18:41

2

Пятнистая саламандра (Ambystoma maculatum). (Фото: сайт fotki.yandex.ru)

 

Фотосинтезирующие водоросли впервые найдены в клетках позвоночных

 

Иногда ученые встречаются с чем-то совсем необычным там, где исследования ведутся уже десятилетиями.

С Райеном Керни (Ryan Kerney) из Университета Дэлхаузи (Dalhousie University) в Галифаксе, Новая Шотландия, Канада, произошло именно это: пристально рассматривая скопление изумрудно-зеленых шаров – эмбрионов пятнистой саламандры (Ambystoma maculatum), он заметил, что этот ярко зеленый цвет исходит из них самих и из окружающей их желеобразной капсулы.

Зеленая окраска была вызвана одноклеточной водорослью Oophila amblystomatis. Ученым давно известны ее симбиотические взаимоотношения с пятнистой саламандрой, откладывающей свои яйца в водоемах. Однако считалось, что симбиоз существует между эмбрионом саламандры и водорослью, живущей вне его:  эмбрион вырабатывает богатые азотом отходы, полезные для водоросли, а водоросль увеличивает содержание кислорода в воде в непосредственной близости от дышащих эмбрионов.

На презентации в рамках 9-го Международного конгресса по морфологии позвоночных в Пунта-дель-Эсте, Уругвай, Керни сообщил, что эти водоросли, фактически, находятся внутри клеток по всему организму саламандры. Более того, есть основания считать, что внутриклеточная водоросль, возможно, непосредственно обеспечивает клетки саламандры продуктами фотосинтеза – кислородом и углеводами.

Такое тесное сосуществование с фотосинтезирующим организмом ранее уже обнаруживалось у представителей беспозвоночных, таких как кораллы, но никогда у позвоночных животных.

Так как клетки позвоночных имеют так называемый адаптивный иммунитет,  разрушающий биологические вещества, не воспринимающиеся организмом как «свои», постоянно жить внутри них для симбионта считалось полностью невозможным. Но в этом случае либо клетки саламандры выключили свою внутреннюю иммунную защиту, либо водоросли нашли какой-то способ обойти ее сопротивление.

«Ради  интереса я решил посмотреть на флуоресцентное изображение еще не вылупившегося из икринки эмбриона саламандры с длительной экспозицией», - рассказывает Керни.  Когда на снимке выявились разбросанные флюоресцирующие точки неокрашенных клеток – показатель того, что они могли содержать хлорофилл  - Керни переключился на изучения этого явления с помощью трансмиссионной электронной микроскопии (TЭM), чтобы рассмотреть его более подробно.

«В клетках саламандры, содержащих водоросль, несколько митохондрий часто находятся  в непосредственной близости от симбионта», -  комментирует Керни, ссылаясь на ТЭМ-изображение.

Митохондрии – энергетические станции клеток животных, превращающие кислород и метаболиты глюкозы в АТФ, молекулу, которую клетки используют для хранения энергии. Поэтому собравшиеся вокруг клетки водоросли митохондрии, вполне вероятно, имеют большие преимущества: они используют кислород и углеводы, выработанные водорослью  в процессе фотосинтеза.

Как возникли такие взаимоотношения между двумя видами,  остается неясным. Но Керни изучает, как водоросль попадает в клетки саламандры, и некоторые более ранние исследования оказались для него совсем  небесполезными.

Линда Гофф (Lynda Goff), молекулярный биолог из Университета Калифорнии – Санта-Круз (University of California, Santa Cruz),  работала с этой парой организмов около 30 лет назад и продемонстрировала, помимо прочего, что эмбрионы, в желеобразных оболочках которых нет  водорослей, запаздывают с выходом из икринок. «По мере развития эмбриона мы наблюдали логарифмическое увеличение количества клеток водоросли», - говорит она.

3

Слева: икринки пятнистой саламандры в желеобразной капсуле. Справа: увеличенная фотография одной из икринок. Отчётливо видны плавающие в оболочке отдельные клетки водорослей.  (Фото:  Renn Tumlison/Henderson State University)

 

Логарифмический рост позволяет предположить, что связанные с эмбрионом саламандры водоросли либо быстро размножаются в процессе  его развития, либо активно поступают в желеобразную оболочку или  сам эмбрион по мере его роста извне.

Итак, каким образом водоросль может попасть в эмбрион? Подходящий момент наступает тогда, когда начинает формироваться нервная система эмбриона. Замедленное видео, снятое Роджером Хэнгартером (Roger Hangarter) из Университета Индианы (Indiana University)  в Блумингтоне и представленное Керни  на конгрессе,  демонстрирует  зеленые флуоресцентные вспышки, сопровождающие каждый эмбрион в этот момент его развития.

Вспышки свидетельствуют о  бурном размножении водоросли, которое, вероятно, вызывается богатыми азотом отходами жизнедеятельности эмбриона,  считает Керни. Если эти продукты выделяются, должен остаться и путь внутрь, а в таком случае  большое количество водорослей увеличивает шанс на то, что некоторым из них удастся попасть внутрь эмбриона.

Это может объяснить, почему многие исследователи не смогли обнаружить водоросли внутри эмбриона пятнистой саламандры: большинство из них изучали эмбрион, который еще не достиг стадии, совпадающей с ее активным размножением, поэтому и количество ее клеток  внутри животных было весьма скудным.

Однако это вовсе не означает, что эмбрион не содержит водоросль на более ранней стадии своего развития.

Одно из самых любопытных открытий Керни заключается в присутствии клеток водоросли в яйцеводах взрослых самок пятнистой саламандры, где формируются окружающие эмбрионы желеобразные мешочки – открытие, которое указывает на возможность того, что симбиотические водоросли передаются от матери в желеобразные мешочки потомков уже в процессе  размножения.

«Интересно, могут ли водоросли попасть в половые клетки», - задается вопросом  Дэвид Вэйк (David Wake), почетный профессор Университета Калифорнии - Беркли, (University of California, Berkeley), присутствовавший на презентации Керни. «Это стало бы вызовом догме о том, что клетки позвоночных избавляются от  чужеродных биологических веществ. Но почему бы и нет?».

Как Вэйк, так и Дэвид Бакли (David Buckley) из Национального музея естественных наук (National Museum of Natural Sciences) в Мадриде, специализирующийся на исследовании развития саламандр, соглашаются с тем, что работа может многое сказать о том,  как в процессе развития клетки позвоночных учатся отличать «свое» от «чужого». Так как саламандры обладают способностью восстанавливать конечности, почти все клетки в организме взрослого животного сохраняют определенную степень плюрипотентности, что означает, что специализированные клетки могут продолжать  делиться и превращаться  в другие типы на протяжении всей жизни животного.

Возможно, что специализированные клетки взрослых саламандр способны сосуществовать с клетками водорослей потому, что процесс их обучения распознаванию «своего» и  «чужого» отличается от того, что наблюдается у других позвоночных.

«Интересно, содержат ли клетки водоросли клетки других видов саламандр, которые также вступают  с ними в симбиотические отношения», - спрашивает Дэниэл Бухгольц (Daniel Buchholz), специалист в области биологии развития из Университета Цинциннати (University of Cincinnati) в штате Огайо. «Я думаю, если начать искать, мы увидим много и других примеров».

 

 

По  материалам

Related Articles:
 

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday589
mod_vvisit_counterYesterday1217
mod_vvisit_counterThis week7219
mod_vvisit_counterLast week9071
mod_vvisit_counterThis month24268
mod_vvisit_counterLast month38100
mod_vvisit_counterAll days4152774

We have: 44 guests, 3 bots online
Your IP: 54.198.55.167
 , 
Today: Окт 19, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.