海蛞蝓能進行光合作用:“劫持”藻類基因

綠葉海天牛的基因組中具有來自藻類的基因,這使得它們具有了光合作用的能力。

? ? ? ? 據國外媒體報道,科學家發(fā)現,一種亮綠色的海蛞蝓能夠通過攝食來“盜取”藻類的基因,因而能像植物一樣從陽光中獲得能量。

綠葉海天牛的基因組中具有來自藻類的基因,這使得它們具有了光合作用的能力。
綠葉海天牛的基因組中具有來自藻類的基因,這使得它們具有了光合作用的能力。

 

植物細胞中的葉綠體。綠葉海天牛可以將葉綠體整合到自己消化系統(tǒng)的細胞之中。
植物細胞中的葉綠體。綠葉海天??梢詫⑷~綠體整合到自己消化系統(tǒng)的細胞之中。
通過攝食藻類,綠葉海天牛盜取了藻類細胞中的葉綠體。
通過攝食藻類,綠葉海天牛盜取了藻類細胞中的葉綠體。

  這種海蛞蝓名為綠葉海天牛,學名是Elysia chlorotica,是一種腹足綱海天??频膭游?。它們能將藻類的基因整合到自己的染色體內,從而獲得光合作用的能力。這意味著,它們可以利用太陽能將二氧化碳和水轉化為營養(yǎng)物質,維持自己的生存。研究者認為,這種跨物種的基因劫持現象,可以為未來人類基因疾病的治療提供啟發(fā)。

  “藻類的基因在動物細胞里本不應該發(fā)生作用,但在這里,它們確實在工作,”南佛羅里達大學和馬里蘭大學的生物學家西德尼·皮爾斯(Sidney Pierce)教授說,“這些基因使綠葉海天牛可以依賴陽光來提供營養(yǎng)。因此,如果食物來源發(fā)生問題,在找到更多的可食用藻類之前,它們也不會餓死。在未來的醫(yī)療應用中,這種自然發(fā)生的基因轉移機制非常具有啟發(fā)性。”

  綠葉海天牛分布在美國東海岸的淺水湖泊和鹽沼地中,特別是馬薩諸塞州、康涅狄格州、紐約州、新澤西州、馬里蘭州、佛羅里達州和德克薩斯州。

  在開始食用藻類之前,幼年綠葉海天牛的身體呈現棕紅色。從20世紀70年代開始,人們就了解到綠葉海天牛能夠將藻類的葉綠體整合到自己的細胞中,從而呈現出亮綠色。葉綠體是微小的囊狀細胞器,存在于植物的綠色葉片中,能夠利用陽光為化學反應提供能量,生產出有機物質維持植物的生存。

  綠葉海天牛吞食一種學名為Vaucheria litorea的藻類,并將其葉綠體整合到自己消化系統(tǒng)的細胞中。之后,綠葉海天牛利用這些葉綠體為自己生產碳水化合物和脂類,時間最長可達9個月。

  那么,在沒有植物細胞支持的情況下,這些被吸收的葉綠體為何能維持如此長的時間呢?答案目前還不得而知。皮爾斯教授及其同事對綠葉海天牛的DNA進行了分析,發(fā)現它們將來自藻類的一個基因整合到了自己的染色體中。利用這個基因,綠葉海天??梢詫κ軗p傷的葉綠體進行修復,并保持其功能運轉正常。

  皮爾斯教授說:“這個基因被整合到了綠葉海天牛的染色體中,并傳遞給它們的下一代。當物種之間出現了一個成功的基因轉移,上一代與下一代的演化基本上就發(fā)生了。”

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