UC Berkeleyn tutkimus: levät loisimalla korallisoluissa rakensivat riuttoja

Koralliriutat eivät ehkä ole syntyneet levien ja korallien yhteistyön tuloksena, vaan solutason ryöstön seurauksena. UC Berkeleyn tutkimusryhmä on julkaissut Cell-lehdessä tuloksia, jotka osoittavat, että levät asuttivat korallit loisimalla lysosomeissa – solujen sisäisissä ruoansulatusosastoissa – sen sijaan, että ne olisivat imeytyneet erikoistuneisiin rakenteisiin, kuten tutkijat olivat pitkään olettaneet.

Pitkään vallinneen oletuksen kumoaminen

Berkeleyn molekyyli- ja solubiologian apulaisprofessori Phillip Clevesin johtama tutkimus haastaa vallitsevan näkemyksen, jonka mukaan korallit imivät levät symbiosomeiksi kutsuttuihin osastoihin. Tämä prosessi muistuttaa sitä, miten mitokondrioista ja kloroplasteista tuli pysyviä osia eläin- ja kasvisoluja. Sen sijaan tutkijat väittävät, että panssarilevät kehittyivät vastustamaan lysosomien ruoansulatusentsyymejä ja muuttivat nämä vihamieliset osastot kodeikseen.news.berkeley+1

"Loiset huijaavat soluja tekemään mitä ne haluavat. Uskon, että näin tapahtuu tässäkin", Cleves sanoi. "Levät kaappaavat solujen ravintokeskukset ja toimivat kuin ruoka, jota ei koskaan sulateta, koska ne voivat sitoa hiiltä ja valmistaa glukoosia fotosynteesin avulla. Ajattelen sitä ikuisena karkkina."phys

Kun levät ovat asettuneet lysosomiin, ne sitovat isäntäsolusta hiiltä ja vapauttavat fotosynteesin tuottamaa glukoosia, ruokkien vastineeksi korallia. Tämä vaihtokauppa mahdollisti korallien menestymisen ravinneköyhissä trooppisissa vesissä ja riuttajärjestelmien rakentamisen, jotka tukevat noin neljäsosaa kaikista merilajeista.phys

Geneettiset kokeet paljastavat mekanismin

Käyttämällä Berkeleyn Koshland Hallin suolavesialtaissa kasvatettuja koralleja, ryhmä eristi merivuokkojen symbiosomikalvon ja tunnisti noin 200 proteiinia, joista monet löytyvät normaalisti lysosomeista. Poistokokeet osoittivat, että useita lysosomaalisia proteiineja tarvitaan, jotta levät selviytyvät näissä osastoissa.phys

Tutkijatohtori Shumpei Maruyama ja tohtoriopiskelija Catherine Henderson käyttivät CRISPR-tekniikkaa poistaakseen bikarbonaattikuljettimen riuttaa rakentavasta Galaxea fascicularis -korallista, mikä osoitti sen olevan välttämätön symbioosille. Kyseinen kuljetin toimittaa hiilidioksidia leville, mikä mahdollistaa fotosynteesin jatkumisen syvällä korallisolun sisällä.sciencedirect+1

"Osoitamme nyt, että symbiosomi on itse asiassa eräänlainen fagolysosomi, mikä on merkittävää", Cleves sanoi. "Uskomme, että tämä fagolysosomin kaappaus kertoo meille, miksi nämä levät ovat niin monipuolisia kehittämään uusia symbiooseja korallien, merivuokkojen, meduusojen, simpukoiden ja jopa laakamatojen kanssa."phys

Vaikutukset korallien vaalenemiseen

Koska lysosomit ovat säilyneet samanlaisina kaikilla eläimillä, havainto viittaa siihen, että levien tarvitsi vain kehittää vastustuskyky ruoansulatusta vastaan asuttaakseen laajan kirjon merellisiä isäntiä – mikä selittää, miksi Symbiodiniaceae-symbioottiperhe esiintyy organismeissa koralleista simpukoihin. Tutkimus avaa myös uuden tutkimussuunnan korallien vaalenemiseen: symbiosomiproteiinien toimintahäiriöt lämpöstressin aikana voivat johtaa riuttoja ylläpitävän suhteen rikkoutumiseen.phys