UC Berkeley tyrimas atskleidė, kad dumbliai parazituoja koralų ląstelėse, kad sukurtų rifus

Koralų rifai savo egzistavimą gali būti skolingi ne kooperatyviniam dumblių ir koralų susijungimui, o ląstelių vagystei. UC Berkeley mokslininkų komanda žurnale Cell paskelbė išvadas, rodančias, kad dumbliai kolonizavo koralus parazituodami lizosomas – ląstelių viduje esančius virškinimo skyrius – o ne buvo absorbuoti į specializuotas struktūras, kaip mokslininkai ilgą laiką manė.

Ilgai puoselėtos prielaidos paneigimas

Tyrimas, kuriam vadovavo Berkeley molekulinės ir ląstelių biologijos docentas Phillipas Clevesas, meta iššūkį vyraujančiam požiūriui, kad koralai absorbavo dumblius į skyrius, vadinamus simbiosomomis, procese, panašiame į tai, kaip mitochondrijos ir chloroplastai tapo nuolatiniais gyvūnų ir augalų ląstelių elementais. Vietoj to, mokslininkai teigia, kad dinoflagelatiniai dumbliai evoliucionavo taip, kad atsispirtų lizosomose esantiems virškinimo fermentams ir pavertė šiuos priešiškus skyrius namais.news.berkeley+1

„Parazitai iš esmės apgauna ląsteles, kad šios darytų tai, ko jie nori. Manau, kad čia vyksta būtent tai“, – sakė Clevesas. „Dumbliai užgrobia ląstelių maistinių medžiagų centrus ir elgiasi kaip maistas, kuris niekada nėra suvirškinamas, nes jie gali fiksuoti anglį ir gaminti gliukozę fotosintezės būdu. Aš apie tai galvoju kaip apie amžiną saldainį.“phys

Įsitvirtinę lizosomoje, dumbliai absorbuoja anglį iš šeimininko ląstelės ir išskiria fotosintezės metu pagamintą gliukozę, taip maitindami koralus. Šie mainai leido koralams klestėti maistinių medžiagų stokojančiuose atogrąžų vandenyse ir sukurti rifų sistemas, kurios palaiko maždaug ketvirtadalį visų jūrų rūšių.phys

Genetiniai eksperimentai atskleidžia mechanizmą

Naudodama koralus, išaugintus specializuotame sūraus vandens darželyje Berkeley Koshland Hall, komanda išskyrė simbiosomos membraną anemonuose ir identifikavo maždaug 200 baltymų, kurių daugelis paprastai randami lizosomose. „Knockdown“ eksperimentai parodė, kad keli lizosominiai baltymai yra būtini, kad dumbliai išgyventų šiuose skyriuose.phys

Doktorantūros stažuotojas Shumpei Maruyama ir doktorantas Catherine Henderson tada panaudojo CRISPR, kad išjungtų bikarbonato transporterį rifus formuojančiame korale Galaxea fascicularis, įrodydami, kad jis yra būtinas simbiozei. Tas transporteris tiekia anglies dioksidą dumbliams, leisdamas fotosintezei vykti net giliai koralų ląstelėje.sciencedirect+1

„Mes dabar parodome, kad simbiosoma iš tikrųjų yra fagolizosomos tipas, o tai yra gilu“, – sakė Clevesas. „Manome, kad šis fagolizosomos užgrobimas mums pasako, kodėl šie dumbliai taip lengvai vysto naujas simbiozes su koralais, anemonais, medūzomis, moliuskais ir net plokščiosiomis kirmėlėmis.“phys

Pasekmės koralų blukimui

Kadangi lizosomos yra konservuotos visuose gyvūnuose, šis atradimas rodo, kad dumbliams reikėjo tik išvystyti atsparumą virškinimui, kad kolonizuotų daugybę jūrų šeimininkų – tai paaiškina, kodėl simbiontų šeima Symbiodiniaceae aptinkama organizmuose nuo koralų iki moliuskų. Šis darbas taip pat atveria naują tyrimų kryptį apie koralų blukimą: simbiosominių baltymų disfunkcija karščio streso metu gali paskatinti santykių, kurie palaiko rifų gyvybę, nutrūkimą.phys