أشعة الشمس. أو ماذا لو كنت نباتًا في روحك

مرحباً هبر! لقد صادفت مؤخرًا هذه المعجزة من رخويات "التمثيل الضوئي" وقررت الكتابة عن التمثيل الضوئي وليس في النباتات. أحذرك على الفور ، النص بكمية صغيرة من الدعابة وفي بعض الأماكن تافهة.

من أجل البساطة ، نبدأ بتعريف. البناء الضوئي هو عملية تحويل طاقة الضوء التي يمتصها الجسم إلى الطاقة الكيميائية للمركبات العضوية (وغير العضوية).

تمتلك النباتات والبكتيريا الزرقاء القدرة على التمثيل الضوئي ، ولكن الحيوانات لا تملكها ، مما يجعلها تعتمد بشكل صارم على مصادر الغذاء ، أي المركبات العضوية المحضرة. وما مدى جاذبية الحيوانات لتعلم كيفية التوليف ... تخيل قطعان الدجاج الخضراء ، الأبقار ... الطلاب الذين يسرعون بعد الشمس ، يسبحون في أشعةها ... لا يحتاجون إلا إلى ضوء الشمس. خيال ، أليس كذلك؟
ومع ذلك ، في عملية التطور ، نشأت كائنات مماثلة بالفعل. كانت هناك عملية إدخال خلايا كائن آخر في خلايا كائن حي آخر (بما في ذلك التمثيل الضوئي) ، والتي تجذرت هناك وأصبحت تكافؤ داخلي. حدث اندوسموسيس بين خلية حقيقية النواة والبكتيريا الزرقاء منذ حوالي 1.5 مليار سنة. ثم ظهرت النظائر الأولى للبلاستيدات الخضراء الحديثة.

لحظة مضحكة. لم يدخل أسلاف بعض كائنات التمثيل الضوئي أبدًا مباشرة في الإندوسيموسيا مع البكتيريا الزرقاء - حيث استوعبوا خلايا الطحالب ، بينما أخذوا منها عملية التمثيل الضوئي. تسمى هذه الظاهرة "داء البطانة الثانوي". وهذا ما يفسر وجود بعض الكائنات الحية في قشرة البلاستيدات الخضراء لأكثر من غشاءين ونواة منخفضة النواة (nucleomorph) فقدت أهميتها. الممثلون النموذجيون لهذه الكائنات الحية هم الطحالب الحمراء (Ochrophyta). يمكن أن يكون داء الإندوسيموس أيضًا من الدرجة الثالثة وأقل رباعيًا. ولكن لا يهمنا الآن.

البناء الضوئي في الحيوانات

تم العثور على الأوعية الدموية الداخلية (البكتيريا الزرقاء ، الطحالب الدقيقة ، أو البلاستيدات الخضراء النشطة وظيفياً) في الرخويات ، الإسفنج ، الشعاب المرجانية ، شقائق النعمان ، hydras ، الديدان ، والحشرات. وسنبدأ بترتيب متزايد. من الحد الأدنى من استخدام مشاعرهم ، إلى أولئك الذين يطعمون حياتهم كلها.

محاولات للخلق

لأكثر من عقد من الزمان ، كانوا يحاولون خلق مثل هذا التكافل. في وصف يو. في التجارب الشيشانية ، تم إدخال البلاستيدات الخضراء في الخلايا الليفية للفئران بواسطة كثرة الخلايا ، ولم يتم مهاجمتها من قبل الجهاز المناعي ، وبقيت سليمة ، احتفظت بالقدرة على التمثيل الضوئي لمدة خمسة أجيال من الخلايا. جرت محاولات لزراعة البلاستيدات الخضراء في الأوساط الغذائية الاصطناعية: قامت البلاستيدات الخضراء بعمليات التمثيل الضوئي وتوليف الحمض النووي الريبي ، وكانت سليمة لمدة 100 ساعة واحتفظت بالقدرة على الانقسام لمدة 24 ساعة تقريبًا.

ومع ذلك ، ينبغي اعتبار استخدام البلاستيدات الخضراء من النباتات العالية من أجل إنشاء كائن حي مختلط مقاربة عقيمة. بعد كل شيء ، فقدوا معظم الجينوم الخاص بهم (تم نقلهم إلى النواة) ولا يمكن أن يوجدوا لفترة طويلة بمعزل عن الخلية المضيفة.
على سبيل المثال ، خذ إنزيم RuBisCo (كاربوكسيلاز ريبولوز-ريبوز) ، الذي يحفز إضافة ثاني أكسيد الكربون إلى ريبولوز -1،5-ثنائي فوسفات ويبدأ دورة كالفين. هذا هو أهم إنزيم في المرحلة المظلمة من عملية التمثيل الضوئي. وتتكون من وحدتين فرعيتين كبيرتين وصغيرتين. في الطحالب الخضراء والنباتات العليا ، يتم تشفير الوحدات الفرعية الكبيرة بواسطة الجينوم البلاستيدي ، والجيوم الصغيرة بواسطة الجينوم النووي. لذلك بدون نواة الخلية المضيفة ، لا يمكن تمديد البلاستيدات الخضراء.

ومع ذلك ، هناك استريا واحدة شبه ناجحة. تمكن هؤلاء الرجال من إدخال البكتيريا الزرقاء المحبة للحرارة Synechococcus elongatus في خلايا البلاعم وحتى بدء عمليات الانقسام فيها. وبنفس الطريقة أدخلوها في أجنة أسماك Danio rerio ورفعوها إلى سن البلوغ. تم ضمان تصور التجربة من خلال حقيقة أن الجين الذي يشفر تخليق البروتين الفلوريسنت تم إدخاله بشكل أولي في البكتيريا الزرقاء ، وزريعة Danio شفافة وتعيش بشكل جيد في حوض السمك. البكتيريا
لم تموت ، لكنها لم تستطع إعطاء أي كمية كبيرة من الطاقة والمواد لتغيير تطور الأسماك نفسها أو تغذيتها.

يتم تمييز خلايا البكتيريا الزرقاء الفلورية باللون الأحمر.

أمثلة طبيعية

ورم أمبيستوما مرقط أصفر

يرجع اللون الأخضر لسمك السلمبوما maculatum إلى وجود الطحلب الباطني الداخلي Oophila ambistomatis . تمتص الطحالب منتجات التبادل النيتروجيني للجنين ، مما يمنحه الأكسجين الناتج عن التمثيل الضوئي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يحدث تبادل للكربوهيدرات بينهما ، كما يتضح من قرب موقع خلايا الطحالب imitochondria في العجل. [هنا رابط للمقال المهتمين بالتفاصيل ]

هيدرا جرين

Hydra viridissima ، يدخل في تكيس الأوعية الدموية مع zoochlorella. يقسم Zoochlorella الذي يعيش داخل خلاياه أبطأ 32 مرة من الكائنات الحية الحرة ، والتي ترتبط بتثبيط نموها. يمكن لـ Hydra هضم أو طرد فائض من المتآمرين من خلاياه ، ولكن لا يزال هذا يتم ملاحظته فقط في الظروف المعملية.
وقد تبين أن الهيدرات غير الاصطناعية تقسم بشكل أسرع وتنمو أكبر من تلك الموجودة في التركيب الضوئي. هذا يرجع إلى الحاجة إلى hydras الخضراء لتنسيق نموها ونمو zoochlorells ، وكذلك للتحكم في نشاطها. وتتميز بعدد صغير نسبيًا من منشطات النمو مقارنة بعدد المثبطات ، مما يزيد من حجم الخلايا المضيفة ويخلق مساحة أكبر لنمو وتطور الطحالب. تتفاعل العوامل الداخلية بطريقة لا يمكن بها تحمُّم الإندوسيموس المستقر في هيدرا كبيرة.

سبيكة

وهكذا وصلنا إلى أكثر الرفاق إثارة للاهتمام. في الواقع ، بعيدا عن سبيكة واحدة "يمكن" التمثيل الضوئي. يمكن لممثلي العديد من الأصناف ، مثل Conchoidea و Stiligeroidea و Elysioidea ، القيام بذلك.
اللطيفة الموجودة في الصورة في أعلى الصفحة هي 5 مم Costasiella kuroshimae . وإذا كنت تريد التعرف عليه ، فأنت في أوكيناوا. لكنه ليس الوحيد من نوعه وهو ليس البزاق المدروس من نوعه. هناك آخر - Elysia chlorotica . وهو أكبر بقليل من قريبه (حتى 6 سم) ويعيش على ساحل المحيط الأطلسي للولايات المتحدة وكندا. وهنا سوف أتطرق إلى مزيد من التفاصيل.


هو ، مثل سلفه ، هو سبيكة بحرية فخور.
يتلقى البلاستيدات الخضراء أثناء رأب الكلي - شفط العضيات من خلايا الطحالب. تتغذى الرخويات الشابة بشكل مستقل على طحالب Vaucheria litorea لمدة أسبوعين تقريبًا ، بينما لا تهضمها البلاستيدات الخضراء ، ولكنها تترسب في خلايا الأمعاء المتفرعة. ثم يتوقف البزاق عن الأكل ويتحول تمامًا إلى استخدام الطاقة الضوئية. في ظروف المختبر ، على "رقبة البلاستيدات الخضراء" يمكن أن يعلق طوال حياته. هذا هو حوالي 8-9 أشهر (إذا كان خفيفًا وثاني أكسيد الكربون متاحًا)
في حالة وجود فترة غير مواتية ، أو في الظلام ، يمكنه هضم البلاستيدات الخضراء ، ثم يضطر مرة أخرى لاستخراجها من الطحالب.
بفضل النقل الجيني الأفقي ...
لذلك ، هناك نقل أفقي ، وهناك عمودي. عمودي هو نقل الجينات من جسم السلف إلى جسم النسل ، والأفقي هو نقل إلى جسم nepotom. أي ، من أبي مع أمي إليك - عموديًا. أكلت البكتيريا الحمض النووي لشخص آخر وبنيت فيه - أفقيًا.


... لذا فإن Elysia chlorotica قادرة على الحفاظ على عمل البلاستيدات الممتصة لفترة طويلة فقط بسبب النقل الأفقي. على سبيل المثال ، يقوم بتركيب الكلوروفيلز أ و ب بشكل مستقل .
عادة ، يتم ترميز 80-90 ٪ من بروتينات البلاستيد والميتوكوندريا في الجينوم النووي. لذلك ، لا يمكنهم البقاء على قيد الحياة لفترة طويلة دون نواة الخلية المضيفة. ومع ذلك ، يبدو أن البزاق الماكر "استعار" الجينات الضرورية من جينوم الطحالب ويعبر عنه تمامًا لنفسه . ويتضح ذلك على الأقل من خلال المستوى العالي لنسخ وترجمة المكونات الممتصة للضوء حتى في الشهر الثامن بعد "إعادة توطين" البلاستيدات الخضراء (وهو أمر غير ممكن بدون مشاركة نواة الخلية النباتية).
في الختام عن الحزين. حياته ليست سعيدة على الإطلاق كما يبدو. بعد التكاثر ، يموتون. ما يرجع إلى نشاط الفيروس الذي يعيش في خلاياه.

هنا مثل هذه القصة. تمتع بأسبوع جيد ودافئ أيام الخريف الماضية.
المجد للبناء الضوئي!