В поисках вечной зелёной энергии: солнечные балласты

Представьте себе удивительное достижение: некое морское существо получает пожизненную подпитку от солнечной энергии, добавив к собственному телу солнечные панели.

Морская слизь, Elysia chlorotica, похищает из водорослей миллионы зелёных пластид, которые похожи на крошечные солнечные панели. Этот солнечный балласт прибрежное морское животное хранит в своём кишечнике.

В поисках вечной зелёной энергии: солнечные балласты

Морская слизь, Elysia chlorotica

Исследователи Университета Рутгерса-Нью-Брансуика и другие учёные сделали удивительное открытие: северо-восточная морская слизь отсасывает сырьё из водорослей, чтобы обеспечить себе пожизненную подпитку солнечной энергией.

«Это замечательно, потому что животное очень необычное — оно ведёт себя как растение и выживает исключительно за счёт фотосинтеза» — сказал Дебашиш Бхаттачарья, профессор кафедры биохимии и микробиологии (Ратгерского университета в Нью-Брансуике). «Более широкий итог лежит в области искусственного фотосинтеза. Если мы сможем выяснить, как слизняку удаётся украденные пластиды изолировать для закрепления углерода без ядра растений, то, возможно, мы сможем это использовать как вечный двигатель, как зелёные машины, чтобы создавать биопродукты и энергию. Традиционно, для создания зелёной энергии нам нужны растения или водоросли, чтобы произвести запуск фотосинтетической органеллы, но слизь показывает нам, что она это делает иначе».

Морская слизня Elysia chlorotica — моллюск, который вырастает до 5 сантиметров в длину, был обнаружен в прилегающей зоне между Новой Шотландией, Канадой и виноградником Марты в штате Массачусетс, а также во Флориде. Молодые морские слизни едят коричневую водоросль Vaucheria litorea и становятся фотосинтезирующими (солнечными) — после поглощения миллионов пластин из водорослей, которые напоминают крошечные солнечные панели. Слизни хранят их в своей кишечной подкладке. Результаты исследования опубликованы в Интернет-журнале «Молекулярная биология и эволюция» / Molecular biology and evolution.

Фотосинтез — водоросли и растения используют солнечный свет для создания химической энергии (сахара) из углекислого газа и воды. Пластиды коричневой водоросли представляют собой фотосинтетические органеллы (органы у животных и людей) с хлорофиллом, зелёным пигментом, который поглощает свет.

Водоросль Vaucheria litorea является идеальным источником пищи, потому что она не имеет стенок между соседними клетками: её тело по существу является длинной трубкой, наполненной ядрами и пластидами. Морская слизь образует дыру во внешней клеточной стенке, чтобы высасывать содержимое ячеек и собирать сразу все пластиды от водоросли.

Исследуя других морских слизней,  учёные заметили, что многие слизни крадут и хранят пластиды как пищу, которую переваривают в трудные времена, подобно верблюдам, которые хранят жир в своих горбах.
Но это не относится к солнечной энергии Elysia chlorotica.

У этой замечательной особи есть способность пластинки водорослей превращать в кормление через фотосинтез в течение следующих шести-восьми месяцев.

Команда учёных Rutgers использовала секвенирование РНК (экспрессию генов), чтобы проверить гипотезу о поставке солнечной энергии. Данные показывают, что слизь активно реагирует на украденные пластиды, защищая их от переваривания. Они превращаются в гены животного, чтобы затем использовать продукты фотосинтеза.

В кораллах так же были найдены в симбиотических отношениях динофлагелляты — это интактные клетки, а не украденные у водорослей пластиды.

В то время как Elysia chlorotica хранит пластиды водорослей, учёные до сих пор не знают, как они выживают в организме, как морская слизь поддерживает  фотосинтез в течение нескольких месяцев без ядер, которые обычно необходимы для контроля их функции.
________________________________________
Материалы предоставлены Университетом Рутгерса