Восточная изумрудная элизия (Elysia chlorotica)

Фото: Кертис и др. (2006) / Викисклад

Первым из этих удивительных фотосинтезирующих животных является восточный изумрудный моллюск Elysia, который эффективно крадет гены у водорослей, входящих в его рацион. Когда Elysia chromotica поедает водоросли, она интегрирует хлоропласты в свои собственные клетки, и этот процесс становится возможным благодаря тому факту, что у моллюска гораздо менее сложный процесс расщепления пищи, чем у большинства животных. Его кишечная оболочка содержит мешочек из клеток, которые поглощают целые части того, что он переваривает, позволяя хлоропластам проходить через него.

Ученые обнаружили, что помимо хлоропластов, элизия восточная изумрудная может поглощать и другие фотосинтетические гены посредством процесса горизонтального переноса генов (HGT), при котором генетический материал передается не потомственному организму. ГГТ очень редко встречается у других организмов, кроме бактерий, и позволяет Elysia chromotica не только сохранять клетки водоросли себе, но и передавать их своему потомству. Украденные хлоропласты могут быть настолько эффективными, что эти моллюски могут жить без еды до девяти месяцев и при этом поддерживать нормальный уровень питания.

Physical Description

Elysia chromotica имеет две основные стадии жизни: ювенильную стадию, которая определяется как время, прежде чем улитка начинает питаться Vlitorea, и взрослую стадию. Стадии развития можно отличить по морфологии и цвету улитки. Улитки рождаются как личинки велигеров, то есть они оснащены раковиной и реснитчатым пергаментом, которые используются для плавания и добычи пищи. После превращения в молодь улитки обычно имеют коричневый цвет с расположенными на вентральной части пятнами красной пигментации.

Elysia chromotica претерпевает метаморфоз во взрослую фазу только после воздействия и проглатывания Vlitorea, поскольку ее цвет и морфология также изменяются. После первоначального питания хлоропласты, секвестрирующие E chromotica, извлекаются из растения в его специализированный пищеварительный тракт. Наличие хлоропластов меняет цвет улитки с коричневого на светло-зеленый. У большинства взрослых красные пятна теряются.

Зеленый цвет сохраняется только до тех пор, пока в клетках улитки есть функциональные хлоропласты. Когда хлоропласты выбрасываются, улитка теряет ярко-зеленый цвет и снова становится серым. Размер взрослых особей обычно варьируется от 20 до 30 мм, но зарегистрированы экземпляры до 60 мм. Восточная изумрудная эльсия получила свое название от своей взрослой структуры. Elysid относится к листовидной форме взрослой улитки, обусловленной двумя большими боковыми параподиями по обе стороны тела. Эта морфология полезна как для маскировки, так и для того, чтобы позволить улитке более эффективно фотосинтезировать.

Другие представители этого семейства помимо яркой окраски отличаются параподиями. (Колин, 1978; Хуманн, 1992; Пирс и др., 1984; Румфо и др., 2001; Румфо и др., 2008; Румфо и др., 2011; Румфо и др., 2000)

Development

Бластула развивающегося яйца Elysia chromotica голобластическая и спиральная, что означает, что яйца полностью делятся. При делении каждая плоскость находится под косым углом к ​​вегетативной оси животного. Клетки образуют несколько слоев клеток без четкого центра; это называется стереобластулой. Движения клеток происходят в результате процесса, называемого эпиболией. Эпиболия означает, что во время развития клетки эктодермы распространяются, охватывая как слои клеток мезодермы, так и энтодермы.

Elysia chromotica имеет велигерную, ювенильную и взрослую стадии жизни. Как личинка велигера, E chromotica имеет раковину и ресничный пергамент, что является общей чертой цикла развития морской улитки. На личиночной стадии эти реснички помогают личинке плавать в водной среде. Окраска личинки иная из-за отсутствия в ее дивертикулах сохранившихся хлоропластов. Дивертикулы — это, по сути, отверстия в пищеварительном тракте, образующие небольшой карман, в котором животное может хранить пищу или, в данном случае, украденные хлоропласты. Велигеры превращаются в мальков в течение одного-двух дней после воздействия Vlitorea.

После 14 дней воздействия Vlitorea и еще двух дней постоянного контакта с этим растением E chromotica превращается во взрослого листовидного морского слизняка. Взрослый морской слизень имеет светло-зеленый цвет из-за клеток хлоропластов, секвестрированных в сложных дивертикулах животного. Взрослые особи умирают вскоре после закладки яйцевода. Ученый Сидни Пирс предполагает, что массовая смерть вызвана экспрессией неизвестного ретроактивного вируса. (Хоффмейстер и Мартин, 2003; Пирс и др., 1999; Румфо и др., 2011; Румфо и др., 2000; Шмитт и др., 2007)

Желтопятнистая амбистома (Ambystoma maculatum)

Желтопятнистая амбистома похожа на восточную изумрудную элизию в том смысле, что для частичного фотосинтеза она поддерживает симбиотические отношения с клетками водорослей. Хотя давно было известно, что существует связь между желтопятнистой амбистомой и водорослями, предполагалось, что организмы не влияют друг на друга. Но когда исследователь Райан Кирни изучал эмбрионы амбистом с желтыми пятнами, он обнаружил ярко-зеленый цвет, исходящий от их клеток.

Хлоропласты были обнаружены рядом с митохондриями внутри клеток животных, а это означает, что митохондрии, вероятно, напрямую потребляли кислород и углеводы, вырабатываемые в ходе фотосинтеза. Самое удивительное в этой связи то, что у всех позвоночных есть сильная иммунная система, которая пытается уничтожить инородные объекты в своих клетках. Хотя остается еще много вопросов, желтопятнистая амбистома — первое позвоночное животное, у которого была обнаружена способность к фотосинтезу.

Читайте также: Рапаны — как чистить, достать из ракушки, варить, рецепты

Шершень восточный (Oriental hornet)

В отличие от кражи хлоропластов у водорослей, желтая полоса этого фотосинтезирующего насекомого содержит ксантоперин, который активно поглощает свет и преобразует его в электричество. Микроскопические бороздки в экзоскелете восточного шершня блокируют солнечный свет, и когда фотоны достигают желтого пигмента, создается напряжение.

Это напряжение высвобождается в виде тока, когда рог находится в темноте, и, по-видимому, важно для развития куколок. Восточный шершень также отличается от других представителей семейства настоящих ос тем, что более высокие температуры и течения соответствуют более высокой активности колоний, что делает их наиболее активными в начале дня, в отличие от большинства ос, которые наиболее активны в первые часы после восхода солнца.