Algákkal fotoszintetizáló gőtefélét figyeltek meg kanadai tudósok. A foltos harántfogúgőte fejlődő embrióinak egyes sejtjeiben élő algákat találtak, melyek az állattal együtt szimbiózisban éltek. A jelenség segíthet megérteni miként képesek  a fejlett immunrendszerrel rendelkező gerincesek idegen sejteket befogadni, és ezekkel együttműködni. Ez egyúttal az első alkalom, hogy gerinces élőlényekben fotoszintézist figyeltek meg.

Ritkán fordul elő, hogy egy jól ismert állatfajban teljesen új tulajdonságot fedezzenek fel. Mégis ez történt most a foltos haránfogúgőtével (Ambystoma maculatum), melynek embrióiról bebizonyosodott, hogy fotoszintetizáló algákkal élnek szimbiózisban. A kanadai Dalhousie Egyetemen dolgozó Ryan Kerney eredményei szerint ugyanis a gőtefaj fejlődő embriói sejtjeikben az Oophila amblystomatis nevű algát hordozzák, és azzal szimbiózisban élnek.

A gőtefaj embrióiról még régóta tudták, hogy a zöld egysejtűek segítik a növekedésben. A Kaliforniai Egyetemen már 30 évvel ezelőtt vizsgálták a jelenséget, és arra jutottak, hogy az algákkal ellátott gőték sokkal gyorsabban fejlődnek, mint az enélkül növő társaik. Akkor azonban azt állapították meg, hogy a csak harántfogúgőtéken megfigyelhető algafaj a pete tokjának külső, kocsonyás anyagában tenyészik. Az itt megtelepedő Oophila amblystomatisok (melyeknek nevük is beszédes - "petéhez vonzódó"-t jelent) a fejlődő állatból felszabaduló szén-dioxidot használják, és cserébe oxigént termelnek.

Kerney azonban most nemcsak a petéken kívül, hanem magában a fejlődő állatban is megfigyelte az apró egysejtűeket, amely egyedülálló jelenség a gerincesek körében.  A tudós eredményei szerint a gőte egyes sejtjei magukban hodozzák az algákat, melyek szemmel láthatólag teljesen életképesek a gőtében. A szimbiózis során az alga védelmet kap és nitrogéndús salakanyagokhoz jut az embrióból, cserébe oxigént és szénhidrátokat szolgáltat, melyeket fotoszintézissel állít elő. A jelenséget eddig korallokban és más gerinctelenekben (pl. az Eysia chlorotica nevű csigafajban) sikerült csak megfigyelni, melyek lényegesen kevésbé összetettek egy gerinces állatnál.

Véletlen felfedezés

"Egy hirtelen ötlettől vezérelve készítettem néhány hosszú expozíciós idejű képet fluoreszcencia mikroszkóppal egy kikelés előtti gőtéről" - mondta el a tudós, aki honlapján számtalan különféle állatról közöl hasonló képeket.

Ezzel a módszerrel egy lézernyalábot irányítanak a mintára, az ennek hatására kialakuló fluoreszcens jelet pedig a mikroszkóp rögzíti. Kerney azt tapasztalta, hogy a foltos harántfogú embriója maga is világít, nem csak a burok, így az állat teste is klorofillt tartalmazhat. Ezért elektronmikroszkópra váltott és közelebbről is megvizsgálta az embriót.

"Az algát magukba foglaló gőtesejtek több mitokondriummal veszik körül a szimbiontát" - állapította meg Kerney.

A mitokondriumok sejtjeink erőművei, melyek a szervezetben lejátszódó energiaigényes folyamatokhoz állítanak elő egy univerzális energiatároló molekulát, az ATP-t. Ehhez oxigénre és cukorra van szükségük, így nem meglepő, hogy a fotoszintézis során épp az ezeket az anyagokat előállító algák köré gyűlnek.

A tudósok azonban nem kaptak egyértelmű választ arra, hogy miként kerülhet egyáltalán az alga egy gerinces szervezetébe. A gerincesek ugyanis az élővilág leghatékonyabb immunrendszeréről híresek, kifinomult védekező mechanizmusaik képesek felvenni a harcot mind sejten kívüli parazitákkal és baktériumokkal, mind a sejteken belül megbúvó vírusokkal. Éppen ezért eddig lehetetlennek gondolták, hogy egy gerinces állat egy másik élőlénnyel létesítsen endoszimbionta kapcsolatot, ez az elmélet azonban most megdőlt.

Megfigyelések szerint az alga már a kifejlett gőték petevezetékében is megtalálható, itt képződik a friss peték köré az őket védő burok. Azonban ez még nem feltétlenül ad lehetőséget arra, hogy az egysejtű a petén belülre is kerüljön. További vizsgálatokkal ezért a kutatók azt kívánják megtudni, hogy vajon a gőték csíravonalában is megtalálható-e az Oophila. Ha ugyanis már a petesejtekben is megélnek az algák, akkor semmi akadálya annak, hogy a később kifejlődő állat immunrendszere a saját sejteknek ismerje fel az algákat.

Evolúciós távlatok

Kerney a múlt héten a Kilencedik Nemzetközi Gerinces Morfológiai Konferencián számolt be felfedezéséről, ahol előadása rögtön az érdeklődés középpontjába került. A felfedezés ugyanis magyarázatot adhat az állatok kialakulásának néhány alapvető kérdésére is.

A jelenlegi elképzelések szerint ugyanis az állatok sejtjeinek egyes szervei valaha különálló élőlények voltak, melyek a gőte esetéhez hasonlóan épültek be a sejtekbe. Ilyen idegen eredetű szervnek tartják a például a fent már említett mitokondriumot, amely szinte sejt a sejtben. Mitokondrium ugyanis szinte minden állati sejtben megtalálható, de saját sejthártyával és egy külön mini DNS állománnyal rendelkezik, emellett több, az anyasejttől független rendszert használ, mintha csak egy önálló szevezet volna.

Ezért ha a jövőben alaposabban is megvizsgálják a gőte és az alga szimbiózisát, akkor megérthetjük, miként alakult ki az első állati sejtek jellegzetes felépítése. Emellett lehetőségünk nyílhat két különböző élőlény endoszimbiózisának létrejöttét is részletesebben tanulmányozni, aminek segítségével akár fejlettebb állatokban is képesek lehetünk hatékony módon algákat vagy más sejteket a gazdába juttatni, anélkül, hogy ez immunválaszt váltana ki.

Forrás:
Nature News

Képek: 1) Algáktól zöld foltos harántfogúgőte embrió, Henderson State University 2) A kifejlett Ambystoma maculatum, http://ilherps.tripod.com/