КЛЕТКИ ВОДОРОСЛИ ВЗРАСТИЛИ СОЛНЕЧНУЮ САЛАМАНДРУ

Любопытно, что данная водоросль доселе не встречалась никому в "дикой природе", то есть вне икринок нескольких видов амфибий. Впору переименовывать этот живой организм в "саламандоросль" (фото VCU Rice Center).

Канадские учёные впервые обнаружили клетки фотосинтезирующей водоросли внутри клеток позвоночного. Героем исследования стал один из видов саламандр. Давно известно, что в оболочке её новорождённых икринок часто поселяются водоросли. Однако теперь выяснилось, что симбиотические отношения на этом далеко не заканчиваются.

Биологи неоднократно находили в гелеобразной оболочке яиц жёлтопятнистой амбистомы (Ambystoma maculatum) клетки водоросли Oophila amblystomatis. Её название так и переводится с латинского — любительница икринок саламандры. В природе существуют зародыши и без водоросли. Однако учёные установили, что их шансы выжить ниже, чем у "зелёных" собратьев.

Всё дело в том, что икринки земноводного защищены от внешнего мира своеобразным мягким аналогом скорлупы птиц и рептилий. Когда яйцо попадает в воду, влага проникает сквозь мембраны внутрь икринки и раздувает её. При этом секрет, обволакивающий каждую сферу, также смешивается с водой, образуя подобие разбухшего желатина.

Эта защитная стена позже, например при высыхании водоёма, не даёт икринке погибнуть, но вместе с тем мешает нормальному прохождению кислорода к эмбриону, а также выведению CO₂. Когда обмен газов идёт слишком медленно, потомство саламандры погибает.

Фотосинтезирующая водоросль может проникать через мембрану яиц и расти внутри икринок. В ходе своего жизненного цикла O. amblystomatis снабжает эмбрионы необходимым им кислородом, а в обмен получает продукты метаболизма растущего организма, в частности углекислый газ.

Эта необычная симбиотическая система изучалась десятки лет. И никто не ожидал, что вскроются новые факты совместной жизни амфибий и водорослей.

Однако в ходе исследования жёлтопятнистой амбистомы Райан Керни (Ryan Kerney) и его коллеги из университета Далхаузи (Dalhousie University) узнали ещё кое-что интересное.

Вглядевшись как следует, они обнаружили, что ярко-зелёным цветом была окрашена не только оболочка икринок, но и сами эмбрионы. Клетки водоросли присутствовали во всём теле саламандр.

O. amblystomatis прекрасно себя чувствовала внутри клеток позвоночного. Более того, водоросль, судя по всему, скармливала органеллам хозяина продукты фотосинтеза: кислород и углеводороды.

Однако чтобы чужеродные клетки поселились в клетках позвоночного... Такое до недавних пор считалось нонсенсом. Но, оказывается, иммунная система ряда животных, главная функция которой изгонять из организма всех чужаков, не всегда противится интервентам.

 

Слева: выводок пятнистой саламандры. Справа: увеличенная фотография одной из икринок. Отчётливо видно, как плавают в оболочке отдельные клетки водорослей (фото Renn Tumlison/Henderson State University).

Выключили ли саламандры свой защитный барьер или же водоросли каким-то образом его обходят – пока не ясно.

Керни решил понаблюдать за вылупляющимися эмбрионами при помощи флуоресценции. После того как на картинке обнаружились неподсвеченные клетки (вероятно, содержащие хлорофилл), учёный перешёл к просвечивающему электронному микроскопу.

Новые фотографии показали, что внутри клеток земноводных, где поселились водоросли, последних окружали митохондрии. Но ведь именно эти органеллы переводят кислород и глюкозу в молекулы АТФ, запасающие энергию.

Получается, что митохондрии саламандр могут питаться продуктами фотосинтеза водоросли. Однако это пока лишь умозаключение Райана, которое ещё предстоит доказать.

 

Во взрослом состоянии саламандра никаким образом не выдаёт, что внутри её клеток растут настоящие водоросли (фото Scott Albert/ilherps.tripod.com).

Второе, что предстоит выяснить, – как водоросли проникают внутрь клеток позвоночных. Керни, основываясь на предыдущих исследованиях икринок A. maculatum, предполагает, что вход открывается в тот момент, когда только лишь начавший развиваться эмбрион выбрасывает из яйца первые отходы жизнедеятельности.

Возможно, поэтому другие учёные ранее не обнаружили водоросль в эмбрионах – на тот момент клетки O. amblystomatis просто не успели распространиться по организму саламандры. Однако то, что их не замечали, конечно же, не означает, будто эмбрионы не содержат симбионт внутри себя уже на ранних стадиях.

 

Тело этой самки раздулось от "ценного багажа" в животе. Керни обнаружил клетки водоросли в яйцеводах взрослых саламандр, после чего предположил, что O. amblystomatis может передаваться от матери к эмбрионам в процессе размножения (фото The Horned Jack Lizard/Flickr.com).

Данная работа любопытна ещё и тем, что может рассказать учёным много нового о процессах самоопределения клеток позвоночных в ходе развития. Например, возможно, что какие-то специализированные клетки помогают водорослям приспособиться к жизни внутри земноводного, "зашифровав" их под "свои".

Однако какие бы предположения сейчас ни выдвигали учёные, ответы на все вопросы смогут дать только будущие исследования.

Кстати, симбиоз с водорослями наблюдали и у других видов саламандр. Так что копилку знаний о клетках пополнит не только дальнейшее тщательное разбирательство с A. maculatum.

Источник: Мембрана