Grüne Meeresschnecke ist Teil Tier, Teil Pflanze

SEATTLE – Es ist einfach, grün zu sein für eine Meeresschnecke, die genug Gene gestohlen hat, um das erste Tier zu werden, das Chlorophyll wie eine Pflanze herstellt.

Die Schnecke Elysia chlorotica, die wie ein Blatt geformt ist, hat bereits den Ruf, die photosynthetischen Organellen und einige Gene aus Algen zu entführen. Jetzt stellt sich heraus, dass die Schnecke genug Diebesgut erworben hat, um einen ganzen chemischen Herstellungsweg der Pflanze in einem Tierkörper zum Laufen zu bringen, sagt Sidney K. Pierce von der University of South Florida in Tampa.

Die Schnecken können die häufigste Form von Chlorophyll herstellen, das grüne Pigment in Pflanzen, das Energie aus Sonnenlicht einfängt, berichtete Pierce am 7. Januar auf der Jahrestagung der Gesellschaft für integrative und vergleichende Biologie. Pierce verwendete einen radioaktiven Tracer, um zu zeigen, dass die Schnecken das Pigment, Chlorophyll a genannt, selbst herstellten und sich nicht einfach auf Chlorophyllreserven stützten, die den Algen gestohlen wurden, von denen die Schnecken essen.

“ Dies könnte eine Verschmelzung einer Pflanze und eines Tieres sein — das ist einfach cool „, sagte der wirbellose Zoologe John Zardus von der Zitadelle in Charleston, S.C.

Mikroben tauschen Gene leicht aus, aber Zardus sagte, er könne sich kein anderes natürliches Beispiel für Gene vorstellen, die zwischen vielzelligen Königreichen fließen.

Pierce betonte, dass diese grüne Schnecke weit über Tiere wie Korallen hinausgeht, die lebende Mikroben beherbergen, die die Vorteile ihrer Photosynthese teilen. Die meisten dieser Wirte stecken die Partnerzellen ganz in Spalten oder Taschen zwischen den Wirtszellen. Pierces Schnecke nimmt jedoch nur Teile von Zellen, die kleinen grünen photosynthetischen Organellen, die Chloroplasten genannt werden, von den Algen, die sie frisst. Das stark verzweigte Darmnetzwerk der Schnecke verschlingt diese gestohlenen Teile und hält sie in Schneckenzellen.

Einige verwandte Schnecken verschlingen auch Chloroplasten, aber E. chlorotica allein bewahrt die Organellen für eine ganze Schneckenlebenszeit von fast einem Jahr in Ordnung. Die Schnecke saugt leicht die Innereien aus Algenfilamenten, wann immer sie verfügbar sind, aber bei gutem Licht sind mehrere Mahlzeiten nicht wesentlich. Wissenschaftler haben gezeigt, dass eine junge Schnecke, sobald sie ihre erste Chloroplastenmahlzeit von einer ihrer wenigen bevorzugten Vaucheria-Algenarten geschlürft hat, für den Rest ihres Lebens nicht mehr essen muss. Alles, was es zu tun hat, ist sich zu sonnen.

Die Chloroplasten benötigen jedoch eine kontinuierliche Zufuhr von Chlorophyll und anderen Verbindungen, die während der Photosynthese verbraucht werden. Zurück in ihren heimischen Algenzellen waren Chloroplasten für die Frischversorgung auf Algenzellkerne angewiesen. Um so lange im Exil zu funktionieren, „könnten Chloroplasten einen Go-Cup mitgenommen haben, als sie die Algen verließen“, sagte Pierce.

Es gab jedoch bereits Hinweise darauf, dass die Chloroplasten in der Schnecke nicht nur mit eingelagerten Vorräten laufen. Ab 2007 fanden Pierce und seine Kollegen sowie ein anderes Team mehrere photosynthesebezogene Gene in den Schnecken, die anscheinend direkt aus den Algen stammten. Selbst nicht geschlüpfte Meeresschnecken, die noch nie Algen begegnet sind, tragen „Algen“ -photosynthetische Gene.

Bei dem Treffen beschrieb Pierce, dass er mehr geliehene Algengene im Schneckengenom für Enzyme in einem Chlorophyll-Syntheseweg fand. Der Aufbau der gesamten Verbindung erfordert etwa 16 Enzyme und die Zusammenarbeit mehrerer Zellkomponenten. Um zu sehen, ob die Schnecke tatsächlich neues Chlorophyll a herstellen konnte, um die Chloroplasten wieder zu versorgen, wandten sich Pierce und seine Kollegen Schnecken zu, die sich mindestens fünf Monate lang nicht ernährt hatten und keinen Verdauungsabfall mehr freigesetzt hatten. Die Schnecken enthielten noch Chloroplasten, die von den Algen abgestreift wurden, aber jeder andere Teil der haarigen Algenmatten hätte lange verdaut werden müssen, sagte er.

Nachdem die Schnecken eine Aminosäure mit radioaktivem Kohlenstoff markiert geben, Pierce und seine Kollegen identifizierten ein radioaktives Produkt als Chlorophyll a. Die radioaktiv markierte Verbindung erschien nach einer Sitzung der Schnecke Sonnenbaden, aber nicht nach Schnecken im Dunkeln sitzen zu lassen. Ein Papier mit Details der Arbeit soll in der Zeitschrift Symbiosis erscheinen.

Zardus, der sagt, dass er grundsätzlich versucht, eine gesunde Skepsis aufrechtzuerhalten, würde gerne mehr darüber hören, wie das Team die Algenkontamination kontrolliert. Die Möglichkeiten für die geliehene Photosynthese sind jedoch faszinierend, sagt er. Das Mischen der Genome von Algen und Tieren könnte sicherlich die Verfolgung der Evolutionsgeschichte erschweren. Im Baum des Lebens, sagte er, die grüne Meeresschnecke „erhöht die Möglichkeit, dass sich die Astspitzen berühren.“

„Bizarr“, sagte Gary Martin, ein Krebstierbiologe am Occidental College in Los Angeles. „Schritte in der Evolution können kreativer sein, als ich es mir jemals vorgestellt habe.“

Bild: Nicholas E. Curtis und Ray Martinez

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