Расшифрован геном фотосинтетических животных


Растения, и некоторые бактерии способны осуществлять фотосинтез, то есть процесс преобразования солнечной энергии в сахар. Животные обычно не могут использовать этот процесс для получения энергии, но есть несколько известных исключений. Некоторые морские слизни поглощают хлоропласты водорослей, которые они потребляют, в свои клетки. Эти хлоропласты сохраняют свою способность выполнять фотосинтетическую активность в клетках животных в течение нескольких месяцев и, таким образом, обеспечивают их питанием, полученным в результате фотосинтеза. Этот процесс называется «клептопластикой», и он привлекает большое внимание из-за своей удивительной уникальности в обеспечении фотосинтеза животных на протяжении более 50 лет.

Актуальный вопрос заключается в том, как эти секвестрированные хлоропласты сохраняют свою фотосинтетическую способность без ядер водорослей. Поскольку геном ядра водорослей кодирует большую часть белков, необходимых для фотосинтеза, хлоропласты, выделенные из клеток водорослей, мгновенно теряют свою фотосинтетическую способность. Тем не менее, морские слизни, питающиеся водорослями, сохраняют эту фотосинтетическую способность в течение нескольких месяцев. Было много споров о механизмах, лежащих в основе феномена секвестрированных хлоропластов, сохраняющих фотосинтетические способности в течение длительного времени. Широко распространенная гипотеза, объясняющая клептопластику, — это горизонтальный перенос генов фотосинтеза от водорослей к морским слизням.

Группа исследователей из Национального института фундаментальной биологии (NIBB), в дополнение к сотрудникам из семи других японских институтов, опубликовала геном морского слизня, Plakobranchus ocellatus type black, в электронная жизнь. «Поскольку морской слизень не является модельным организмом, его геномный анализ был очень сложным по сравнению с модельными организмами, такими как мышь и плодовая муха. Кроме того, для них не было высококачественной генетической информации. Следовательно, эта ситуация помешала проверке гипотезы горизонтального переноса генов, происходящего из водорослей, — сказал Сюдзи Сигенобу, ученый-геном и профессор NIBB, который является автором статьи, — но нам удалось точно раскрыть информацию о геноме морского слизняка. На основании недавно обнародованных данных о геноме ученые готовы разрешить споры о горизонтальном переносе генов водорослей в ядро ​​животных. «Мы очень внимательно посмотрели на геном, но не нашли свидетельств фотосинтетических генов, закодированных в геноме морских слизней», — сказал он.

«Мы приступаем к новой задаче, чтобы ответить на вопрос: как морской слизень сохраняет эту функцию без горизонтального переноса генов?», — сказал Таро Маэда, первый и соавтор статьи. «Наши данные о геноме также дают ключ к разгадке этого. Мы обнаружили несколько генов-кандидатов, связанных с долгосрочным поддержанием фотосинтетической активности. Эти гены, связанные с метаболизмом белков, толерантностью к окислительному стрессу и врожденным иммунитетом, должны быть впоследствии выделены в будущих исследованиях».


Механизмы, лежащие в основе клептопластики, до сих пор не ясны. Дальнейшее понимание этого феномена может привести нас к инновационным биотехнологиям, которые, например, могут в будущем наделить фотосинтетические способности другими клетками других животных.