Cześć, chciałbym wam dziś opowiedzieć o morskich zwierzętach,
tym razem nie o rybach, które wykraczają... dobra, wypełzają
poza ogólnie przyjęty schemat. Pamiętacie, zwierzęta
są cudzożywne, rośliny samożywne. Ale jak to w świecie
żywym bywa od każdej reguły są wyjątki.
Pomyślcie, jak to wspaniale, jeżeli pozyskujesz energię ze światła słonecznego
w procesie fotosyntezy, a przy tym zachowujesz atrybuty
zwierzęcości. Aż dziw bierze, że ewolucja na Ziemi nie poszła
tą ścieżką. Z ewolucją tak już jest, że niektóre rozwiązania
istnieją, bo tak wyszło. Niektórzy już domyślają się,
że będę mówił o koralowcach.
No dobra. Koralowce. To jedne z najprostszych zwierząt o budowie tkankowej
i są bardzo małe, ale za to niezwykle towarzyskie, bo budują ogromne
kolonie. A ponieważ mają wapienny szkielet, ich kolonie
tworzą krajobraz i to w makroskali. Robią to od ponad czterystu
milionów lat, ale jak uważają paleontologowie
z Instytutu Paleobiologii Polskiej Akademii Nauk,
około dwustu milionów lat temu koralowce nawiązały współpracę z glonami.
Obie strony tego układu wzajemnie żywią się i bronią.
Jednokomórkowe bruzdnice nazywane zooksantellami dostarczają polipom
nawet 90% energii, oraz wspomagają budowanie szkieletu.
Pochłaniając dwutlenek węgla przyspieszają
wytrącanie soli wapnia z wody. Polipy, zaś goszcząc glony
w swoich tkankach i komórkach, dostarczają im azotanów
oraz dwutlenku węgla, a przy tym chronią je własnym ciałem
i parzydełkami. Tę niezwykłą koalicję określa się mianem
fotosymbiozy, którą praktykują także inne jamochłony - ukwiały.
układ idealny, albo prawie idealny. Wyobraźcie sobie,
taki szmat czasu wspólnej ewolucji: albo razem, albo wcale
wrażliwe komórki glonów mają bardzo wąski zakres temperatur,
w których są w stanie przeżyć, a pod tym względem środowisko
oceanów zmienia się ostatnio dosyć gwałtownie.
Niestety, śmierć glonów oznacza jednocześnie śmierć koralowców.
Na tym polega zjawisko bielenia raf koralowych i zapaści
całych ekosystemów wokół nich. I choć to bardzo smutne,
koralowce nie poddają się rozpaczy.
Przetrwały wiele katastrof swojej długiej historii. Przetrwają i tę.
Podobną strategię przyjął pewien pierwotniak wiciowiec Hatena arenicola,
który w zasadzie jest zwierzęciem i poluje.
Jednak gdy uda mu się upolować jednokomórkowego glona,
adoptuje go i dalej żyje jak roślina, tracąc cechy istoty cudzożywnej.
Ale gdy dochodzi do podziału, jedna z komórek potomnych
pozbawiona jest zielonego symbionta i musi sobie radzić
jako drapieżnik, dopóki nie trafi na komórkę glona.
Ale ja wcale nie chciałem opowiadać o wiciowcach, koralowcach ani o ukwiałach.
Są bowiem oceanie zwierzęta, które poszły o krok dalej.
Ale w tym momencie musimy zrobić małą powtórkę z biologii.
Moc roślin nazywana fotosyntezą polega na
zdolności przemiany wody i dwutlenku węgla przy udziale
światła w związek organiczny, jakim jest glukoza.
Dalsze przemiany glukozy dostarczają roślinom surowca i energii
niezbędnej do budowania bardziej złożonych związków,
takich jak białka czy DNA, napędzając metabolizm roślin i cały łańcuch pokarmowy.
Za reakcję fotosyntezy odpowiedzialny jest
zielony barwnik chlorofil, który zaprzęga energię światła
do przemian chemicznych, o których wspomniałem
cząsteczki tego barwnika spakowane są w strukturach komórkowych
nazywanych chloroplastami. To te zielone kuleczki na zdjęciu.
Nawiasem mówiąc, są to w istocie sinice, które
miliard lat temu zasiedliły cudzożywne komórki.
Oznacza to, że wszystkie organizmy roślinne istnieją dzięki fotosymbiozie.
No więc skoro mamy chloroplasty odpowiedzialne
za fotosyntezę, to co stoi na przeszkodzie, żeby je zrabować
z roślinnych komórek, darując sobie całą historię ze współpracą?
Poznajcie kolejnego bohatera tego odcinka:
Urocza Costasiella kuroshimae, owca liściasta - to przedstawiciel niewielkiej
grupy drobnych ślimaków morskich odżywiających się roślinami.
Tym ślimakom udało się wskoczyć na ewolucyjną ścieżkę
nazywaną kleptoplastią, kradzieżą chloroplastów.
Najpierw oczywiście trzeba zjeść wegetariański posiłek,
ale zamiast wszystko strawić, te ślimaki w jakiś sposób pozyskują same chloroplasty
i umieszczają je we własnych komórkach, by korzystać ich pracy.
To rozbójnicze działanie wiąże się z istnieniem specjalnych mechanizmów
umożliwiających przeżycie chloroplastów w ciele zwierząt.
Gdyby to było proste, stałoby się bardzo powszechne, a że nie jest proste,
świadczy o tym fakt, że kradzione chloroplasty przeżywają
w ciele ślimaków zaledwie kilka tygodni i trzeba je na bieżąco uzupełniać.
Problem wynika z tego, że trwająca
od miliarda lat symbioza tworząca komórki roślin uzależniła
sinice, czyli chloroplasty, od metabolizmu gospodarzy
materiał genetyczny chloroplastów zawiera jedynie 10%
niezbędnych im genów, a reszta ich potrzeb życiowych
realizowana jest w oparciu o DNA z jądra komórki roślinnej.
Zwierzęta oczywiście nie dysponują takimi genami,
ale zaraz, a gdyby tak zrobić modyfikacje genetyczne, takie GMO
zaszczepiając odpowiednie geny do komórek zwierząt?
To trudne przedsięwzięcie dla inżynierii genetycznej,
ale dla kleptoplastów to szansa na fantastyczną karierę ewolucyjną.
I znalazł się jeden śmiałek, który tego dokonał.
To inny ślimak należący do tej grupy - Elysia chlorotica.
Biolodzy którzy badali te istoty, nie kryli zaskoczenia,
że była w stanie utrzymać aktywne chloroplasty żyjąc przez rok
bez kontaktu z roślinami. Zaraz też przebadano geny i okazało
się, że ten ślimak dokonał rzeczy niebywałej,
wbudowując niektóre geny roślinne do swojego genomu i stając się prawdziwym
najbardziej chyba niezwykłym zwierzęciem transgenicznym.
Roślinne geny są bowiem przekazywane z pokolenia na pokolenie
i ślimak musi tylko zdobywać chloroplasty.
Ciekawe, jakie jeszcze tajemnice skrywa morskie życie?
Śpieszmy się by je poznawać.
Na dziś to Wszystko część.