Hola habr Recientemente me encontré con este milagro de un molusco "fotosintético" y decidí escribir sobre la fotosíntesis no en las plantas. Te advierto enseguida, el texto con un poco de humor y en algunos lugares frívolo.
Para simplificar, comenzamos con una definición. La fotosíntesis es el proceso de transformar la energía de la luz absorbida por el cuerpo en energía química de compuestos orgánicos (e inorgánicos).
Las plantas y las cianobacterias tienen la capacidad de fotosíntesis, pero los animales no, lo que las hace estrictamente dependientes de las fuentes de alimentos, es decir, compuestos orgánicos preparados. Y cuán atractivo sería para los animales aprender a sintetizar ... Imagínese bandadas de pollos verdes, vacas ... estudiantes apresurándose tras el sol, nadando bajo sus rayos ... No necesitan casi nada más que luz solar. Ficción, ¿no es así?
Sin embargo, en el proceso de evolución, organismos similares ya han surgido. Hubo un proceso de introducir en las células de un organismo las células de otro organismo (incluida la fotosíntesis), que se arraigaron allí y se convirtieron en endosimbiontes. La endosimbiosis entre una célula eucariota y las cianobacterias ocurrió hace aproximadamente 1.500 millones de años. Luego aparecieron los primeros análogos de los cloroplastos modernos.
Momento divertido Los antepasados de algunos organismos fotosintéticos nunca entraron directamente en la endosimbiosis con cianobacterias: asimilaron las células de algas, mientras les quitaban la fotosíntesis. Este fenómeno se llama "endosimbiosis secundaria". Esto explica la presencia en la cubierta de cloroplastos de algunos organismos de más de dos membranas y un núcleo fuertemente reducido (nucleomorfo) que ha perdido su importancia. Representantes típicos de tales organismos son las algas ochrophyte (Ochrophyta). La endosimbiosis también puede ser terciaria y con menos frecuencia cuaternaria. Pero ya no nos importa.
Fotosíntesis en animales
Se encontraron endofibinimiones (cianobacterias, microalgas o sus cloroplastos funcionalmente activos) en moluscos, esponjas, corales, anémonas, hidras, gusanos y ascidias. Y comenzaremos en orden creciente. Desde el uso mínimo de sus simbiontes, hasta aquellos a quienes alimentan toda su vida.
Intenta crear
Durante más de una década, han estado tratando de crear tal simbiosis. En el descrito Yu.S. En los experimentos chechenos, los cloroplastos se introdujeron en los fibroblastos de los ratones por pinocitosis, no fueron atacados por el sistema inmune y, al permanecer intactos, conservaron la capacidad de fotosíntesis durante cinco generaciones de células. Se hicieron intentos para cultivar cloroplastos en medios nutrientes artificiales: los cloroplastos llevaron a cabo procesos fotosintéticos y síntesis de ARN, estuvieron intactos durante aproximadamente 100 horas y conservaron la capacidad de dividirse durante aproximadamente 24 horas.
Sin embargo, el uso de cloroplastos de plantas superiores para crear un organismo mixotrófico debe considerarse un enfoque inútil. Después de todo, han perdido la mayor parte de su genoma (transferido al núcleo) y no pueden existir durante mucho tiempo aislados de la célula huésped.
Por ejemplo, tome la enzima RuBisCo (ribulosa-bisfosfato carboxilasa), que cataliza la adición de dióxido de carbono a la ribulosa-1,5-bisfosfato y comienza el ciclo de Calvin. Esta es la enzima más importante en la fase oscura de la fotosíntesis. Se compone de dos subunidades, grandes y pequeñas. En las algas verdes y las plantas superiores, las subunidades grandes están codificadas por el genoma del plastidio y las pequeñas por el genoma nuclear. Entonces, sin un núcleo de la célula huésped, el cloroplasto no se puede estirar.
Sin embargo, hay una Istria casi exitosa.
Estos tipos lograron introducir las cianobacterias termofílicas
Synechococcus elongatus en las células de macrófagos e incluso comenzar procesos de división en ellas. Del mismo modo, los introdujeron en los embriones del pez Danio rerio y los criaron hasta la edad adulta. La visualización del experimento fue asegurada por el hecho de que un gen que codifica la síntesis de proteína fluorescente se introdujo preliminarmente en las cianobacterias, y los alevines de Danio son transparentes y sobreviven bien en un acuario. Las bacterias
no murió, pero no pudo dar una cantidad significativa de energía y sustancias para cambiar el desarrollo del pescado en sí mismo o su nutrición.
Las células de cianobacterias fluorescentes están marcadas en rojo.
Ejemplos naturales
Ambistoma Manchado Amarillo
El color verde de las salamandras de
Ambystoma maculatum se debe a la presencia del alga endosimbiótico
Oophila ambistomatis . Las algas absorben los productos del intercambio de nitrógeno del embrión, dándole el oxígeno resultante de la fotosíntesis. Además, puede producirse un intercambio de carbohidratos entre ellos, como lo indica la proximidad de la ubicación de las células de imitocondria de algas en la pantorrilla. [aquí hay un enlace al artículo
que está interesado en los detalles ]
Hydra Green
Hydra viridissima, entra en endosimbiosis con zoochlorella. Zoochlorella que vive dentro de sus células se divide 32 veces más lentamente que los organismos de vida libre, lo que se asocia con la inhibición de su crecimiento. Hydra puede digerir o expulsar un exceso de simbiontes de sus células, pero esto todavía se observa solo en condiciones de laboratorio.
Se ha demostrado que las hidras no fotosintéticas se dividen más rápido y se hacen más grandes que las fotosintéticas. Esto se debe a la necesidad de hidras verdes para coordinar su crecimiento y el crecimiento de los zooclorells, así como para controlar su actividad. Se caracterizan por un número relativamente pequeño de activadores de crecimiento en comparación con el número de inhibidores, lo que aumenta el tamaño de las células huésped y crea más espacio para el crecimiento y desarrollo de algas. Los factores internos interactúan de tal manera que la endosimbiosis estable en una gran hidra no es posible.
Babosa
Y así llegamos a los camaradas más interesantes. De hecho, lejos de una babosa "puede" fotosintetizar. Los representantes de varios taxones, como Conchoidea, Stiligeroidea y Elysioidea, pueden hacer esto.
La belleza de la foto en la parte superior de la página es
Costasiella kuroshimae de 5 mm. Y si quieres conocerlo, estás en Okinawa. Pero él no es la única y no la babosa más estudiada de su clase. Hay otra:
Elysia chlorotica . Es un poco más grande que su pariente (hasta 6 cm) y vive en la costa atlántica de los Estados Unidos y Canadá. Y aquí me detendré en ello con más detalle.
Él, como su predecesor, es una orgullosa babosa de mar.
Recibe cloroplastos durante la cleptoplastia, la succión de orgánulos de las células de algas. Las babosas jóvenes se alimentan independientemente de las algas
Vaucheria litorea durante aproximadamente dos semanas, mientras que los cloroplastos no las digieren, sino que se depositan en las células del intestino ramificado. Entonces la babosa deja de comer y cambia por completo al uso de energía luminosa. En condiciones de laboratorio, en el "cuello de los cloroplastos" puede colgar toda su vida. Esto es aproximadamente de 8 a 9 meses (si es ligero y hay dióxido de carbono disponible)
En el caso de un período desfavorable, o en la oscuridad, puede digerir los cloroplastos, luego nuevamente debe extraerlos de las algas.
Gracias a la transferencia horizontal de genes ...
Entonces, hay transferencia horizontal, y hay vertical. Vertical es la transferencia de genes del cuerpo del antepasado al cuerpo de la descendencia, horizontal es la transferencia al cuerpo de un nepotom. Es decir, de papá con mamá a ti, vertical. La bacteria se comió el ADN de otra persona y lo construyó en horizontal.
... por lo que
Elysia chlorotica puede mantener el funcionamiento de los plástidos absorbidos durante mucho tiempo solo debido a la transferencia horizontal.
Por ejemplo, sintetiza independientemente clorofilas ay b .
Típicamente, el 80-90% de las proteínas plastidiales y mitocondriales están codificadas en el genoma nuclear. Por lo tanto, no pueden sobrevivir durante mucho tiempo sin el núcleo de la célula huésped. Sin embargo, la babosa astuta, aparentemente, "tomó prestados" los genes necesarios del genoma de las algas y se
lo expresa a sí mismo . Al menos esto se evidencia por el alto nivel de transcripción y traducción de componentes absorbentes de luz incluso al octavo mes después del "reasentamiento" de cloroplastos (que no es posible sin la participación del núcleo de la célula vegetal).
En conclusión, sobre los tristes. Su vida no es tan feliz como parece. Después de reproducirse, mueren. Lo que se debe a la actividad del virus que vive en sus células.
Aquí hay una historia así. Que tengan una buena semana y cálidos días de otoño.
¡Gloria a la fotosíntesis!