Клептопластика
С = хлоропласт ,
N = ядро клетки .
Электронная микрофотография : масштабная линейка 3 мкм.
Клептопластика или клептопластидия — это процесс симбиотических отношений, при котором пластиды , особенно хлоропласты из водорослей , изолируются хозяином. Это слово происходит от слова «Клептес» (κλέπτης), что по-гречески означает «вор» . Водоросль поедается нормально и частично переваривается, оставляя пластиду нетронутой. Пластиды сохраняются внутри хозяина, временно продолжая фотосинтез и принося пользу хозяину.
Этимология
[ редактировать ]Слово клептопластика происходит от древнегреческого κλέπτης ( kléptēs ), что означает « вор » , и πλαστός ( plastós ), первоначально означающего сформированный или отлитый в форму, и используемого в биологии для обозначения пластиды . [1]
Процесс
[ редактировать ]Клептопластика — это процесс симбиотических отношений, при котором пластиды , особенно хлоропласты из водорослей , изолируются хозяином. Водоросль поедается нормально и частично переваривается, оставляя пластиду нетронутой. Пластиды сохраняются внутри хозяина, временно продолжая фотосинтез и принося пользу хозяину. [1] Этот термин был придуман в 1990 году для описания симбиоза хлоропластов. [2] [3]
возникновение
[ редактировать ]Клептопластика была приобретена у различных независимых клад эукариот , а именно у одноклеточных протистов супергруппы SAR и типа Euglenozoa , а также у некоторых морских беспозвоночных животных .
У простейших
[ редактировать ]Фораминиферы
[ редактировать ]Некоторые виды фораминифер родов Bulimina , Elphidium , Haynesina , Nonion , Nonionella , Nonionellina , Reophax и Stainforthia секвестрируют диатомей . хлоропласты [4]
Динофлагелляты
[ редактировать ]Стабильность временных пластид значительно варьируется у разных видов, сохраняющих пластиды. У динофлагеллят Gymnodinium spp. и Pfisteria piscicida клептопластиды фотосинтетически активны всего несколько дней, тогда как клептопластиды у Dinophys spp. может быть стабильным в течение 2 месяцев. [1] Было высказано предположение, что у других динофлагеллят клептопластика представляет собой либо механизм, обеспечивающий функциональную гибкость, либо, возможно, раннюю эволюционную стадию постоянного приобретения хлоропластов. [5]
Инфузории
[ редактировать ]
Mesodinium rubrum — инфузория , похищающая хлоропласты у криптомонады Geminigera криофилы . [6] M. rubrum участвует в дополнительном эндосимбиозе, передавая свои пластиды своим хищникам, динофлагеллятным планктонам, принадлежащим к роду Dinophys . [7]
Кариоклептия — это родственный процесс, при котором ядро клетки-жертвы также сохраняется хозяином. Впервые это было описано в 2007 году у M. Rubrum . [8]
эвгленозоа
[ редактировать ]Первый и единственный случай клептопластики у Euglenozoa принадлежит виду Rapaza viridis , самой ранней дивергентной линии Euglenophyceae . Этот микроорганизм требует постоянного поступления штамма микроводоросли Tetraselmis , который он поглощает для извлечения хлоропластов. Затем клептопласты постепенно трансформируются в те, которые напоминают постоянные хлоропласты оставшихся Euglenophyceae. Клетки Rapaza viridis с этими клептопластами могут выжить до 35 дней. [9]
Клептопластика считается способом питания общего предка эвгленофицеев. Предполагается, что клептопластика позволила осуществить различные события горизонтального переноса генов , которые в конечном итоге позволили создать постоянные хлоропласты у оставшихся Euglenophyceae. [9]
Животные
[ редактировать ]Плоские черви Рабдоцель
[ редактировать ]Два вида морских плоских червей рабдоцеля , Baicalellia Solaris и Pogaina paranygulgus, используют клептопластику. Ранее эта группа была классифицирована как имеющая водорослевые эндосимбионты, хотя уже было обнаружено, что эндосимбионты не содержат ядер. [10]
Поедая диатомовые водоросли, B. Solaris и P. paranygulus в ходе еще не обнаруженного процесса извлекают пластиды из своей добычи, включая их субэпидермально, одновременно отделяя и переваривая панцирь и остальную часть диатомеи. У B. Solaris извлеченные пластиды или клептопласты продолжают проявлять функциональный фотосинтез в течение короткого периода примерно 7 дней. Поскольку эти две группы не являются сестринскими таксонами, и этот признак не является общим для более близкородственных групп, есть свидетельства того, что клептопластика развивалась независимо внутри этих двух таксонов. [11]
Морские слизни (брюхоногие моллюски)
[ редактировать ]Сакоглосса
[ редактировать ]
Морские слизни клады Sacoglossa практикуют клептопластику. [12] Некоторые виды морских слизней Sacoglossan захватывают неповрежденные функциональные хлоропласты из водорослевых источников питания, сохраняя их в специализированных клетках, выстилающих моллюска пищеварительные дивертикулы . Самая продолжительная известная клептопластическая ассоциация, которая может длиться до десяти месяцев, обнаружена у Elysia chromotica . [2] который приобретает хлоропласты, поедая водоросль Vaucherialitorea , сохраняя хлоропласты в клетках, выстилающих его кишечник. [13] Молодые морские слизни устанавливают клептопластический эндосимбиоз, питаясь клетками водорослей, высасывая их содержимое и выбрасывая все, кроме хлоропластов. Хлоропласты фагоцитируются пищеварительными клетками, заполняя обширно разветвленные пищеварительные канальцы, обеспечивая хозяина продуктами фотосинтеза. [14] Однако неясно, активно ли секретируют украденные пластиды фотосинтат или же слизни получают косвенную выгоду от медленной деградации клептопластов. [15]
Из-за этой необычной способности сакоглоссан иногда называют «морскими слизняками, питающимися солнечной энергией», хотя реальная польза от фотосинтеза для выживания некоторых проанализированных видов кажется в лучшем случае незначительной. [16] Фактически, некоторые виды могут даже погибнуть в присутствии клептопластов, фиксирующих углекислый газ, в результате повышенного уровня активных форм кислорода. [17]
Было показано, что изменения температуры отрицательно влияют на клептопластические способности сакоглоссанов. Было показано, что скорость фотосинтеза, а также численность клептопластов снижаются пропорционально снижению температуры. Однако характер и скорость этих изменений различаются у разных видов морских слизней. [18]
Голожаберхия
[ редактировать ]Некоторые виды другой группы морских слизней, голожаберных, таких как Pteraeolidia ianthina , изолируют целые живые симбиотические зооксантеллы в своих пищеварительных дивертикулах и, таким образом, аналогичным образом «работают на солнечной энергии». [19]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Миннхаген, Сюзанна; Карвалью, Вандерсон Ф.; Саломон, Пауло С.; Янсон, Свен (2008). «Содержание ДНК хлоропластов у Dinophys ( Dinophyceae ) на разных стадиях клеточного цикла соответствует клептопластике». Экологическая микробиология . 10 (9). Уайли: 2411–2417. Бибкод : 2008EnvMi..10.2411M . дои : 10.1111/j.1462-2920.2008.01666.x . ПМИД 18518896 .
- ^ Jump up to: а б СК Пирс; С.Э. Мэсси; Джей Джей Хантен; Н. Е. Кертис (1 июня 2003 г.). «Горизонтальный перенос функциональных ядерных генов между многоклеточными организмами» . Биол. Бык . 204 (3): 237–240. дои : 10.2307/1543594 . JSTOR 1543594 . ПМИД 12807700 . S2CID 9671982 . Проверено 24 ноября 2008 г.
- ^ Кларк, КБ; Дженсен, КР; Стритс, ХМ (1990). «Обзор функциональной клептопластики среди западноатлантических Ascoglossa (=Sacoglossa) (Mollusca: Opisthobranchia)» . Велигер . 33 : 339–345. S2CID 87182226 .
- ^ Бернхард, Джоан М.; Баузер, Сэмюэл С. (1999). «Бентосные фораминиферы дизоксичных отложений: секвестрация хлоропластов и функциональная морфология». Обзоры наук о Земле . 46 (1–4): 149–165. Бибкод : 1999ESRv...46..149B . дои : 10.1016/s0012-8252(99)00017-3 .
- ^ Гаст Р.Дж., Моран Д.М., Деннетт М.Р., Кэрон Д.А. (январь 2007 г.). «Клептопластика у антарктических динофлагеллят: в процессе эволюционного перехода?». Окружающая среда. Микробиол . 9 (1): 39–45. Бибкод : 2007EnvMi...9...39G . CiteSeerX 10.1.1.490.54 . дои : 10.1111/j.1462-2920.2006.01109.x . ПМИД 17227410 .
- ^ Джонсон, Мэтью Д.; Олдах, Дэвид; Чарльз, Ф. Делвич; Стокер, Дайан К. (январь 2007 г.). «Сохранение транскрипционно активных ядер криптофитов инфузорией Myrionecta rubra». Природа . 445 (7126): 426–8. Бибкод : 2007Natur.445..426J . дои : 10.1038/nature05496 . ПМИД 17251979 . S2CID 4410812 .
- ^ Нишитани, Г.; Нагай, С.; Баба, К.; Киёкава, С.; Косака, Ю.; Миямура, К.; Нисикава, Т.; Сакурада, К.; Шинада, А.; Камияма, Т. (2010). «Высокоуровневое соответствие пластидной идентичности добычи Myrionecta rubra и видов Dinophys , выявленное генетическим анализом изолятов из прибрежных вод Японии» . Прикладная и экологическая микробиология . 76 (9): 2791–2798. Бибкод : 2010ApEnM..76.2791N . дои : 10.1128/АЕМ.02566-09 . ПМЦ 2863437 . ПМИД 20305031 .
- ^ Джонсон, Мэтью Д.; Олдах, Дэвид; и др. (25 января 2007 г.). «Сохранение транскрипционно активных ядер криптофитов инфузорией Myrionecta rubra » . Природа . 445 (7126): 426–428. Бибкод : 2007Natur.445..426J . дои : 10.1038/nature05496 . ПМИД 17251979 . S2CID 4410812 . Проверено 4 февраля 2015 г.
- ^ Jump up to: а б Анна Карнковска; Наоджи Юбуки; Мо Маруяма; и др. (16 марта 2023 г.). «Эвгленозойная клептопластика проливает свет на раннюю эволюцию фотоэндосимбиоза» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 120 (12): e2220100120. дои : 10.1073/PNAS.2220100120 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 10041101 . ПМИД 36927158 . Викиданные Q125824653 .
- ^ Э. Маркус, Turbellaria Brasileiros (9). Бол. Ci. Письма Univ. Сан-Паулу 16 , 5–215 (1951).
- ^ Ван Стенкисте, Нильс В.Л.; Стивенсон, Индия; Эрранц, Мария; Гусник, Филип; Килинг, Патрик Дж.; Леандер, Брайан С. (2019). «Новый случай клептопластики у животных: морские плоские черви крадут функциональные пластиды у диатомей» . Достижения науки . 5 (7): eaaw4337. Бибкод : 2019SciA....5.4337V . дои : 10.1126/sciadv.aaw4337 . ПМК 6636991 . ПМИД 31328166 .
- ^ Генделер, К.; Гржимбовский, Ю.П.; Круг, П.Дж.; Вегеле, Х. (2009). «Функциональные хлоропласты в клетках многоклеточных животных – уникальная эволюционная стратегия в жизни животных» . Границы в зоологии . 6:28 . дои : 10.1186/1742-9994-6-28 . ПМК 2790442 . ПМИД 19951407 .
- ^ Екатерина Браич (24 ноября 2008 г.). «Морской слизень, работающий на солнечной энергии, использует украденные гены растений» . Новый учёный . Проверено 24 ноября 2008 г.
- ^ «СимБио: Введение-Клептопластика» . Университет штата Мэн. Архивировано из оригинала 2 декабря 2008 г. Проверено 24 ноября 2008 г.
- ^ де Врис, Ян; Криста, Грегор; Гулд, Свен Б. (2014). «Выживаемость пластид в цитозоле животных клеток». Тенденции в науке о растениях . 19 (6): 347–350. Бибкод : 2014TPS....19..347D . doi : 10.1016/j.tplants.2014.03.010 . ПМИД 24767983 .
- ^ Де Врис, Ян; Раух, Сесса; Криста, Грегори; Гулд, Свен Б. (2014). «Путеводитель морского слизняка по пластидному симбиозу» . Журнал Польского ботанического общества . 83 (4): 415–421. дои : 10.5586/asbp.2014.042 . hdl : 10773/21103 . ISSN 2083-9480 .
- ^ де Врис, Дж.; Вёле, К.; Криста, Г.; Вагеле, Х.; Тиленс, годовое общее собрание акционеров; Янс, П.; Гулд, С.Б. (2015). «Сравнение родственных видов выявляет факторы, лежащие в основе совместимости пластид у зеленых морских слизней» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 282 (1802): 20142519. doi : 10.1098/rspb.2014.2519 . ISSN 0962-8452 . ПМК 4344150 . ПМИД 25652835 .
- ^ Лаец, Элиза; Вагеле, Хайке (2018). «Как температура влияет на функциональную клептопластику? Сравниваем популяции родственных видов Elysia timida Risso, 1818, работающих на солнечной энергии, и Elysa cornigera Nuttall, 1989 (Gastopoda: Sacoglossa)» . Границы в зоологии . 15:17 . дои : 10.1186/s12983-018-0264-y . ПМЦ 5937827 . ПМИД 29760759 .
- ^ Саттон и Хог-Гульдберг, Взаимодействие хозяина и зооксантеллы в четырех умеренных морских симбиозах; Оценка воздействия экстракта хозяина на симбионтов ; Биологический бюллетень, Морская биологическая лаборатория (Вудс-Хоул, Массачусетс). т. 178 (1990) с. 175
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Морские слизни на солнечной энергии» . ABC Science Online. Июнь 2007 года . Проверено 24 ноября 2008 г.