UC Berkeley-ის კვლევამ აჩვენა, რომ წყალმცენარეები მარჯნის უჯრედებს პარაზიტობენ რიფების ასაშენებლად

მარჯნის რიფები თავიანთ არსებობას შესაძლოა არა წყალმცენარეებსა და მარჯნებს შორის კოოპერატიულ გაერთიანებას, არამედ უჯრედულ „ქურდობას“ უნდა უმადლოდნენ. UC Berkeley-ის კვლევითმა ჯგუფმა ჟურნალ Cell-ში გამოაქვეყნა შედეგები, რომლებიც აჩვენებს, რომ წყალმცენარეებმა მარჯნები დაიკავეს ლიზოსომების — უჯრედებში არსებული მომნელებელი კომპარტმენტების — პარაზიტების გზით, ნაცვლად იმისა, რომ სპეციალიზებულ სტრუქტურებში ყოფილიყვნენ შთანთქმულნი, როგორც ამას მეცნიერები დიდი ხნის განმავლობაში ვარაუდობდნენ.

დიდი ხნის ვარაუდის უარყოფა

კვლევამ, რომელსაც ბერკლის მოლეკულური და უჯრედული ბიოლოგიის ასისტენტ-პროფესორი ფილიპ კლივსი ხელმძღვანელობდა, ეჭვქვეშ დააყენა გაბატონებული შეხედულება, რომ მარჯნები წყალმცენარეებს შთანთქავდნენ სიმბიოსომებად წოდებულ კომპარტმენტებში, პროცესით, რომელიც ჰგავს იმას, თუ როგორ გახდნენ მიტოქონდრიები და ქლოროპლასტები ცხოველური და მცენარეული უჯრედების მუდმივი ნაწილები. ამის ნაცვლად, მკვლევარები ამტკიცებენ, რომ დინოფლაგელატმა წყალმცენარეებმა ევოლუციურად ისწავლეს ლიზოსომებში არსებული მომნელებელი ფერმენტების წინააღმდეგობა და ეს მტრული კომპარტმენტები სახლებად აქციეს.news.berkeley+1

„პარაზიტები, არსებითად, ატყუებენ უჯრედებს, რათა გააკეთონ ის, რაც მათ სურთ. ვფიქრობ, სწორედ ეს ხდება აქ“, – თქვა კლივსმა. „წყალმცენარეები იტაცებენ უჯრედების საკვებ ცენტრებს და იქცევიან როგორც საკვები, რომელიც არასდროს ინელება, რადგან მათ შეუძლიათ ნახშირბადის ფიქსაცია და ფოტოსინთეზით გლუკოზის წარმოება. მე ამას მარადიულ საღეჭ რეზინას ვუწოდებ.“phys

ლიზოსომაში დამკვიდრების შემდეგ, წყალმცენარეები მასპინძელი უჯრედიდან შთანთქავენ ნახშირბადს და სანაცვლოდ გამოყოფენ ფოტოსინთეზით წარმოებულ გლუკოზას, რითაც კვებავენ მარჯანს. ამ გაცვლამ მარჯნებს საშუალება მისცა ეარსებათ საკვები ნივთიერებებით ღარიბ ტროპიკულ წყლებში და აეშენებინათ რიფების სისტემები, რომლებიც მხარს უჭერენ ყველა საზღვაო სახეობის დაახლოებით მეოთხედს.phys

გენეტიკური ექსპერიმენტები მექანიზმის გამოსავლენად

ბერკლის კოშლენდის ჰოლში, სპეციალურად მოწყობილ მარილიანი წყლის სანერგეში გაზრდილი მარჯნების გამოყენებით, გუნდმა იზოლირება გაუკეთა სიმბიოსომის მემბრანას ანემონებში და იდენტიფიცირება მოახდინა დაახლოებით 200 ცილის, რომელთაგან ბევრი ჩვეულებრივ ლიზოსომებში გვხვდება. „ნოკდაუნ“ ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ რამდენიმე ლიზოსომური ცილა აუცილებელია იმისთვის, რომ წყალმცენარეებმა ამ კომპარტმენტებში გადარჩენა შეძლონ.phys

შემდეგ პოსტდოქტორანტმა შუმპეი მარუიამამ და დოქტორანტმა კეტრინ ჰენდერსონმა გამოიყენეს CRISPR, რათა გაეთიშათ ბიკარბონატის ტრანსპორტიორი რიფის მშენებელ მარჯან Galaxea fascicularis-ში, რითაც დაამტკიცეს, რომ ის აუცილებელია სიმბიოზისთვის. ეს ტრანსპორტიორი წყალმცენარეებს ნახშირორჟანგით ამარაგებს, რაც ფოტოსინთეზის საშუალებას იძლევა მარჯნის უჯრედის სიღრმეშიც კი.sciencedirect+1

„ჩვენ ახლა ვაჩვენებთ, რომ სიმბიოსომა სინამდვილეში ფაგოლიზოსომის ტიპია, რაც ძალიან მნიშვნელოვანია“, – თქვა კლივსმა. „ჩვენ ვფიქრობთ, რომ ფაგოლიზოსომის ეს გატაცება გვეუბნება, თუ რატომ არიან ეს წყალმცენარეები ასე აქტიურები ახალი სიმბიოზების განვითარებაში მარჯნებთან, ანემონებთან, მედუზებთან, მოლუსკებთან და ბრტყელ ჭიებთანაც კი.“phys

შედეგები მარჯნის გათეთრებისთვის

იმის გამო, რომ ლიზოსომები კონსერვირებულია ცხოველებში, აღმოჩენა მიუთითებს, რომ წყალმცენარეებს მხოლოდ მონელებისადმი რეზისტენტობის განვითარება სჭირდებოდათ საზღვაო მასპინძლების ფართო სპექტრის დასასახლებლად — რაც ხსნის, თუ რატომ გვხვდება სიმბიონტების ოჯახი Symbiodiniaceae ორგანიზმებში მარჯნებიდან მოლუსკებამდე. ეს ნაშრომი ასევე ხსნის კვლევის ახალ მიმართულებას მარჯნის გათეთრების შესახებ: სითბური სტრესის დროს სიმბიოსომური ცილების დისფუნქციამ შესაძლოა გამოიწვიოს იმ ურთიერთობის რღვევა, რომელიც რიფებს ცოცხალს ინარჩუნებს.phys