Авторы представляют первое прямое доказательство того, что в хромосомах изумрудно-зеленого морского слизняка есть гены, которые происходят от водорослей, которые он ест.Эти гены помогают поддерживать фотосинтетические процессы внутри слизняка, которые обеспечивают его всей необходимой пищей.Важно отметить, что это один из немногих известных примеров переноса функциональных генов от одного многоклеточного вида к другому, что является целью генной терапии для коррекции генетически обусловленных заболеваний у людей.«Является ли морской слизень хорошей [биологической моделью] для лечения человека?
Вероятно, нет. Но выяснение механизма этого естественного переноса генов может быть чрезвычайно полезным для будущих медицинских приложений», — говорит соавтор исследования Сидни К. Пирс. Почетный профессор Университета Южной Флориды и Университета Мэриленда в Колледж-Парке.
Команда использовала передовую технику визуализации, чтобы подтвердить, что ген водоросли V. litorea присутствует в хромосоме слизняка E. chlorotica. Этот ген вырабатывает фермент, который имеет решающее значение для работы фотосинтетических «машин», называемых хлоропластами, которые обычно встречаются в растениях и водорослях.
С 1970-х годов известно, что E. chloritica «крадет» хлоропласты у V. litorea (так называемая «клептопластика») и внедряет их в свои пищеварительные клетки. Попав внутрь слизневых клеток, хлоропласты продолжают фотосинтез до девяти месяцев — намного дольше, чем они могли бы работать в водорослях. В процессе фотосинтеза производятся углеводы и липиды, которые питают слизняк.
Как слизню удается поддерживать эти фотосинтезирующие органеллы в течение столь долгого времени, является предметом интенсивных исследований и вызывает множество споров. «Эта статья подтверждает, что один из нескольких генов водорослей, необходимых для восстановления повреждений хлоропластов и поддержания их функционирования, присутствует на хромосоме слизняка», — говорит Пирс. «Ген включен в хромосому слизняков и передается следующему поколению слизней». В то время как следующее поколение должно заново получать хлоропласты из водорослей, гены, поддерживающие хлоропласты, уже присутствуют в геноме слизняков, говорит Пирс.«На Земле нет способа, чтобы гены водорослей работали внутри клетки животного», — говорит Пирс. «И все же здесь они это делают. Они позволяют животным полагаться на солнечный свет для своего питания.
Так что, если что-то случится с их источником пищи, у них есть способ не умереть с голоду, пока они не найдут больше водорослей, чтобы поесть».Эта биологическая адаптация также является механизмом быстрой эволюции, говорит Пирс. «Когда происходит успешная передача генов от одного вида к другому, эволюция в основном может происходить от одного поколения к другому», — отмечает он, а не в эволюционной временной шкале в тысячи лет.