Μελέτη του UC Berkeley διαπιστώνει ότι φύκια παρασιτούν σε κύτταρα κοραλλιών για να χτίσουν υφάλους

Οι κοραλλιογενείς ύφαλοι μπορεί να οφείλουν την ύπαρξή τους όχι σε μια συνεργατική συγχώνευση μεταξύ φυκιών και κοραλλιών, αλλά σε μια κυτταρική «ληστεία». Μια ερευνητική ομάδα στο UC Berkeley δημοσίευσε ευρήματα στο περιοδικό Cell που δείχνουν ότι τα φύκια αποίκισαν τα κοράλλια παρασιτώντας στα λυσοσώματα —τα πεπτικά διαμερίσματα μέσα στα κύτταρα— αντί να απορροφηθούν σε εξειδικευμένες δομές, όπως υπέθεταν εδώ και καιρό οι επιστήμονες.

Ανατρέποντας μια μακροχρόνια υπόθεση

Η μελέτη, με επικεφαλής τον επίκουρο καθηγητή μοριακής και κυτταρικής βιολογίας του Berkeley, Phillip Cleves, αμφισβητεί την επικρατούσα άποψη ότι τα κοράλλια απορρόφησαν τα φύκια σε διαμερίσματα που ονομάζονται συμβιοσώματα, σε μια διαδικασία ανάλογη με τον τρόπο που τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες έγιναν μόνιμα στοιχεία των ζωικών και φυτικών κυττάρων. Αντίθετα, οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι τα δινομαστιγωτά φύκια εξελίχθηκαν ώστε να αντιστέκονται στα πεπτικά ένζυμα μέσα στα λυσοσώματα και μετέτρεψαν αυτά τα εχθρικά διαμερίσματα σε κατοικίες.news.berkeley+1

«Τα παράσιτα ουσιαστικά ξεγελούν τα κύτταρα για να κάνουν αυτό που θέλουν. Αυτό πιστεύω ότι συμβαίνει εδώ», δήλωσε ο Cleves. «Τα φύκια καταλαμβάνουν τα κέντρα θρεπτικών συστατικών των κυττάρων και λειτουργούν σαν τροφή που δεν χωνεύεται ποτέ, επειδή μπορούν να δεσμεύσουν άνθρακα και να παράγουν γλυκόζη μέσω της φωτοσύνθεσης. Το σκέφτομαι σαν μια αιώνια καραμέλα που δεν τελειώνει ποτέ.»phys

Μόλις εγκατασταθούν μέσα στο λυσόσωμα, τα φύκια απορροφούν άνθρακα από το κύτταρο-ξενιστή και απελευθερώνουν γλυκόζη που παράγεται μέσω της φωτοσύνθεσης, τρέφοντας σε αντάλλαγμα το κοράλλι. Αυτή η ανταλλαγή επέτρεψε στα κοράλλια να ευδοκιμήσουν σε τροπικά ύδατα φτωχά σε θρεπτικά συστατικά και να χτίσουν τα συστήματα υφάλων που υποστηρίζουν περίπου το ένα τέταρτο όλων των θαλάσσιων ειδών.phys

Γενετικά πειράματα αποκαλύπτουν τον μηχανισμό

Χρησιμοποιώντας κοράλλια που εκτράφηκαν σε ένα ειδικό φυτώριο θαλασσινού νερού στο Koshland Hall του Berkeley, η ομάδα απομόνωσε τη μεμβράνη του συμβιοσώματος σε ανεμώνες και εντόπισε περίπου 200 πρωτεΐνες, πολλές από τις οποίες βρίσκονται κανονικά στα λυσοσώματα. Τα πειράματα απενεργοποίησης γονιδίων έδειξαν ότι αρκετές λυσοσωμικές πρωτεΐνες είναι απαραίτητες για να επιβιώσουν τα φύκια μέσα σε αυτά τα διαμερίσματα.phys

Ο μεταδιδακτορικός ερευνητής Shumpei Maruyama και η διδακτορική φοιτήτρια Catherine Henderson χρησιμοποίησαν στη συνέχεια τη μέθοδο CRISPR για να απενεργοποιήσουν έναν μεταφορέα διττανθρακικών στο κοράλλι Galaxea fascicularis που χτίζει υφάλους, αποδεικνύοντας ότι είναι απαραίτητος για τη συμβίωση. Αυτός ο μεταφορέας παρέχει διοξείδιο του άνθρακα στα φύκια, επιτρέποντας στη φωτοσύνθεση να προχωρήσει ακόμη και βαθιά μέσα σε ένα κοραλλιογενές κύτταρο.sciencedirect+1

«Δείχνουμε τώρα ότι το συμβιόσωμα είναι στην πραγματικότητα ένας τύπος φαγο-λυσόσωματος, κάτι που είναι βαθυστόχαστο», είπε ο Cleves. «Πιστεύουμε ότι αυτή η κατάληψη του φαγο-λυσόσωματος μας δείχνει πώς αυτά τα φύκια είναι τόσο ικανά στο να εξελίσσουν νέες συμβιώσεις με κοράλλια, ανεμώνες, μέδουσες, μύδια, ακόμα και πλατυέλμινθες.»phys

Επιπτώσεις για τη λεύκανση των κοραλλιών

Επειδή τα λυσοσώματα είναι διατηρημένα σε όλα τα ζώα, το εύρημα υποδηλώνει ότι τα φύκια χρειάστηκε μόνο να αναπτύξουν αντοχή στην πέψη για να αποικίσουν ένα ευρύ φάσμα θαλάσσιων ξενιστών — εξηγώντας γιατί η οικογένεια συμβιωτών Symbiodiniaceae εμφανίζεται σε οργανισμούς από κοράλλια μέχρι μύδια. Η εργασία ανοίγει επίσης μια νέα γραμμή έρευνας για τη λεύκανση των κοραλλιών: η δυσλειτουργία των συμβιοσωμικών πρωτεϊνών κατά τη διάρκεια του θερμικού στρες μπορεί να οδηγήσει στη διάλυση της σχέσης που κρατά τους υφάλους ζωντανούς.phys