Как животные сотрудничают с растениями

Существует вид морского слизняка, Elysia chlorotica, который нуждается в пище только в очень молодом возрасте. Он наедается водорослями, воруя их способности собирать солнечную энергию, и всю свою оставшуюся 10-месячную жизнь лишь принимает солнечные ванны.

 

Но это создание не одиноко. Есть и другие животные, перенимающие отдельные черты растений, чтобы получить преимущество перед конкурентами. Такие творения природы, как растительная тля, питаемая энергией солнца, и живущие с водорослями саламандры, служат биологическим уроком, а также могут использоваться для лучшего понимания процессов иммунитета и для изучения генной терапии.

Итак, предлагаем узнать, как некоторые животные сотрудничают с растениями и имитируют их.

Симбиоз


Если вы не можете делать то, что подвластно растениям, наилучший вариант – установить симбиотические взаимосвязи с фотосинтезирующими микроорганизмами. Этот фокус используют многие виды кораллов: они предоставляют скелет и убежище, а микробы зооксантеллы, питающиеся лучами солнца, обеспечивают энергию.

Но кораллы – не единственные организмы, дружащие с водорослями. Есть симбиотическая связь, которая странным образом интимная, да еще и озадачивающая. Каждую весну пятнистые саламандры просыпаются в своих подземных жилищах и собираются в водоемах для спаривания. «В местах, где они откладывают яйца, происходит настоящая оргия, - рассказывает специалист по амфибиям Райан Керни. – Через несколько дней все яйца приобретают зеленоватый оттенок».

Так в чем же дело, спросите вы? Оказывается, что в этих яйцах живет определенный вид водорослей, которые предоставляют развивающимся внутри эмбрионам легкое преимущество – повышают концентрацию кислорода в клетках. Кроме того, ученый к своему удивлению обнаружил, что эти водоросли в действительности обитают в клетках эмбрионов. По его словам, впервые выявлен симбиотический организм, погруженный в клетки позвоночного животного.

«Такое и не предполагалось, - добавляет он. – Ведь иммунная система позвоночных обычно атакует инородные организмы».

Морские слизняки на энергии солнца
 
Существуют мешкоязычные морские слизняки, некоторые виды которых могут красть хлоропласт водорослей и самостоятельно обеспечивать процесс фотосинтеза. Это действительно странно, ведь хлоропласт нуждается в постоянной поддержке молекулярных механизмов водорослей и растений. Каким-то образом слизняк выяснил, как обеспечить его активность в чужом теле.

«На первый взгляд, это невозможно, но на самом деле все работает», - отмечает биолог Сидней Пирс. В течение последних четырех лет он уделил много времени поиску генов, которые смогли бы объяснить, как функционируют эти хлоропласты. В клетках слизняка Elysia chlorotica он обнаружил около 50 генов, вовлеченных в процесс фотосинтеза.

Как передаются гены от водорослей слизняку? «Если б я знал это, я бы постиг принципы работы генной терапии, стал бы миллионером и отправился на пенсию», - говорит Пирс. Под генной терапией подразумевается внесение генов в ДНК человека, что потенциально откроет возможность лечения множества недугов от рака до слепоты. Однако методика оказалась труднопостижимой, в основном, из-за сложностей с внесением чужеродной ДНК в геном человека и последующим поиском способа заставить ее функционировать по заданной схеме.

Другие ученые не уверены, что Пирсу удалось доказать, как морские слизняки творят чудеса. Биологи ставят под сомнение, что обнаруженные гены попадают в ДНК слизняка. Более того, для поддержания работы хлоропластов понадобилось бы гораздо больше 50 генов.

По их мнению, решение лежит скорее в поведении слизняка, чем в его генах. Это создание прикрывает хлоропласты похожими на завесы складками под названием параподии, что дает им возможность дольше существовать. Хлоропласты сами по себе уникальные и устойчивые органоиды.

«В настоящее время мы просто не знаем, как они это делают», - отмечают ученые.

 
Тля

Гороховой тле не требуется воровство, чтобы производить энергию от солнца. Недавно уже сообщалось, что эти насекомые под солнечными лучами могут производить аденозинтрифосфат, или АТФ – клеточные единицы энергии, которые питают биохимические реакции. (У животных клетки обычно превращают пищу в АТФ, тогда как растения создают АТФ при помощи фотосинтеза.)

Этих созданий уже можно считать особенными, так как они вырабатывают каротиноиды, которые обычно производятся растениями и микроорганизмами. Эти вещества при попадании в организм человека могут действовать как антиоксиданты. Они же определяют цвет тли и также могут производить АТФ из солнечного света.

Польза человечеству

Волшебство этих животных, питающихся энергией солнца, восхищает и зарождает вполне естественный вопрос: чему могут научиться люди благодаря таким фокусам? Сможем ли мы когда-либо освоить такую технику? Ученые считают, что исследования фотосинтезирующих животных может улучшить генную терапию. Если люди поймут, как гены водорослей передаются морским слизнякам, то, вероятно, смогут помещать полезные гены других животных в собственную ДНК, говорит Пирс.

Кроме того, такие исследования могут пролить свет на то, как слизняки и эмбрионы саламандр знают, что не следует атаковать эти чужеродные организмы. Это, в свою очередь, поможет разобраться в принципах работы иммунной системы.

К сожалению, в ближайшее время мы вряд ли сможем поддерживать процессы фотосинтеза и загорать на солнце вместо употребления пищи. Для движения животным необходимо гораздо больше энергии, чем растениям. Сделав, к примеру, кожу человека фотосинтезирующей, мы получим незначительный прирост энергии.