На восточном побережье Северной Америки, в мелководных заливах и солёных маршах, живёт существо, которое биологи называют одним из самых удивительных на планете. Морской слизень Elysia chlorotica выглядит как ярко-зелёный лист, неторопливо ползущий по дну. Но его цвет — не просто камуфляж. Это результат уникального эволюционного эксперимента: слизень крадёт у водорослей не только хлоропласты, но и гены, необходимые для их работы, превращая своё тело в подобие солнечной батареи. Он может месяцами не есть, питаясь исключительно светом.
Клептопластия: искусство воровать органеллы
Всё начинается с обеда. Молодые слизни питаются нитчатыми жёлто-зелёными водорослями Vaucheria litorea. Но вместо того чтобы переваривать добычу целиком, Elysia chlorotica прокалывает клетку водоросли и высасывает содержимое, оставляя нетронутыми хлоропласты — зелёные органеллы, отвечающие за фотосинтез. Эти хлоропласты не перевариваются, а встраиваются в клетки обширного разветвлённого пищеварительного тракта слизня.
Явление получило название клептопластия — «воровство пластид». В отличие от других животных, которые могут временно использовать чужие хлоропласты, Elysia chlorotica довела этот процесс до совершенства. Накопив достаточное количество «зелёных фабрик», молодой слизень может больше никогда не прикасаться к еде.
Профессор Мэри Рампхо из Университета Мэна, посвятившая десятилетия изучению этих удивительных созданий, в интервью New Scientist рассказала:
«Молодые Elysia chlorotica, которых кормили водорослями всего две недели, могли выживать без еды всю оставшуюся жизнь — около года. Это поразительно, учитывая, что большинство животных без пищи погибают за считанные дни».
Горизонтальный перенос: гены воруют тоже
Но здесь возникает фундаментальная проблема. У хлоропластов есть собственная ДНК, но она кодирует лишь около 10 процентов белков, необходимых для фотосинтеза. Остальные 90 процентов кодируются в ядре клетки водоросли. Ядро же слизень разрушает. Как же хлоропласты продолжают работать месяцами внутри чужого организма?
Ответ шокировал учёных. В 2008 году исследовательская группа под руководством Мэри Рампхо секвенировала геном Elysia chlorotica и обнаружила в нём ген psbO, последовательность которого была идентична гену водоросли Vaucheria litorea. Слизень не просто украл хлоропласты — он встроил в свою ДНК гены, необходимые для их обслуживания. Причём ген попал в половые клетки, а значит, способность к фотосинтезу передаётся по наследству.
Доктор Сидни Пирс, также изучавший этих слизней в Университете Южной Флориды, подтвердил, что животные действительно производят хлорофилл самостоятельно, а не просто пользуются запасами, украденными у водорослей. «Это первое многоклеточное животное, способное производить хлорофилл», — заявил он на конференции Общества интегративной и сравнительной биологии в 2010 году.
А вы задумывались, почему этот механизм не работает у человека? Наш пищеварительный тракт просто переваривает всё подряд, включая ДНК, и никакие гены не могут уцелеть в этой агрессивной среде.
Спор в научном мире
История Elysia chlorotica была бы слишком красивой, если бы обошлась без научных споров. В 2013 году группа исследователей под руководством Дебасиша Бхаттачарьи опубликовала в журнале Molecular Biology and Evolution статью, ставившую под сомнение теорию горизонтального переноса. Проанализировав ДНК половых клеток слизня, они не нашли доказательств встраивания чужеродных генов в геном животного.
«Наш всесторонний анализ не даёт доказательств переноса генов от водоросли в половые клетки морского слизня, — написали авторы. — Однако ПЦР-анализ геномной ДНК и кДНК разных особей Elysia chlorotica позволяет предположить, что гены водорослей присутствуют во взрослых особях. Возможно, эти нуклеиновые кислоты находятся во внехромосомной ДНК и попадают в организм при контакте с водорослью».
Другими словами, спор идёт не о том, есть ли у слизня гены водорослей — они есть и работают. Вопрос в том, как именно они хранятся: встроены в хромосомы или существуют как отдельные кольцевые ДНК. Но для самого слизня это не имеет значения — он продолжает зеленеть на солнце и жить без еды.
Исследования Джули Шварц из Университета Южной Флориды в 2015 году подтвердили, что слизни способны синтезировать хлорофилл самостоятельно. В экспериментах с радиоактивной меткой животные производили новый хлорофилл даже спустя шесть месяцев голодания. Это окончательно доказало, что украденные гены работают.
Обитает это чудо природы вдоль атлантического побережья США от Массачусетса до Флориды, а также в Канаде. Живёт около года, и весь этот срок, накопив достаточно хлоропластов в молодости, может существовать исключительно за счёт фотосинтеза.
Elysia chlorotica размывает границу между животным и растительным миром. Он не просто временно пользуется чужими органеллами — он встраивает в свою генетическую систему целые участки чужой ДНК, заставляя их работать на себя.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы не пропускать новые рассказы об удивительных обитателях подводного мира, и сделайте репост — друзьям будет интересно узнать о животном, которое стало растением!