Экология Существует один вид морского слизняка, Elysia chlorotica, которому требуется пища только в самом раннем возрасте. Он налегает на водоросли, воруя у них способность использовать энергию солнца. Всю оставшуюся жизнь, которая длится примерно 10 месяцев, это существо спокойно принимает солнечные ванны, питаясь светом, как растения.
Однако это существо совсем не одиноко. Некоторые виды животных приобретают свойства растений, что дает им преимущества в условиях жесткой конкуренции. Начиная от тли, живущей за счет солнечной энергии, до покрытых водорослями саламандр, эти животные позволяют ученым лучше понять иммунную систему и улучшить знания в области генной терапии. Предлагаем вам познакомиться с интригующими животными, которые перенимают хитрости выживания у растений и имитируют их качества.
1) Симбиоз – взаимовыгодное существование
Если не удается перенять у растений все те качества, которые бы хотелось, можно установить с ними симбиотические взаимоотношения. Именно такую хитрость используют многие видов коралловых полипов: они предлагают свой скелет и дом зооксантелле – микробам, которые питаются солнечным светом, а взамен получают энергию.
Однако коралловые полипы – не единственные существа, которые дружат с водорослями. Существуют и другие симбиотические связи, которые настолько интимные, что могут немало удивить. Каждую весну в северо-восточной части США пятнистые саламандры просыпаются в своих подземных норах после зимней спячки и собираются у водоемов для того, чтобы дать потомство. Эти существа откладывают яйца, которые через пару дней становятся светло зелеными.
Куда смотрит иммунная система?
Оказывается, в этих яйцах поселяются водоросли определенного вида, причем они приносят пользу развивающимся в них эмбрионам, повышая уровень кислорода в их клетках. Удивительно, но эти водоросли на самом деле поселяются прямо в клетках будущих детенышей. Этот пример является единственным примером того, что некоторым симбиотическим организмам удается стать частью клеток позвоночных. По идее такого не должно быть, считают ученые, так как иммунная система позвоночного должна атаковать чужеродные организмы.
2) Морские слизни, питающиеся светом
Некоторые виды морских слизней крадут хлоропласты у водорослей и начинают фотосинтезировать самостоятельно. Это очень странное поведение, так как хлоропласты (фотосинтезирующие элементы клетки) требуют беспрерывной поддержки "молекулярного оборудования", которое имеется обычно только у водорослей и наземных растений. Каким-то образом слизни научились поддерживать его работу в чужеродных организмах.
"Это не должно работать вообще, однако это работает", - говорит Сидни Пирс, биолог из Университета Южной Флориды, который потратил четыре последних года на поиски генов, которые могут объяснить, как этим хлоропластам удается работать. В клетках живого существа вида Elysia chlorotica он обнаружил около 50 генов, участвующих в фотосинтезе.
Как же слизням удалось заимствовать гены у водорослей?
"Если бы я знал это, я бы понял, как работает генная терапия, и уже был бы миллионером на пенсии", - сказал Пирс. Генная терапия предполагает внедрение генов в ДНК человека и имеет потенциал в лечении многих болезней от рака до слепоты. Однако генная терапия пока очень слабо развита, частично потому, что внедрять чужеродную ДНК в геном человека и заставлять ее работать как положено, достаточно трудно.
Однако некоторые другие ученые не уверены, что Пирсу удалось обнаружить гены, с помощью которых морским слизням удается творить свое волшебство. Они не уверены, что гены могут вживляться в ДНК слизня. Более того, намного больше чем 50 генов, необходимо для поддержки работы хлоропластов.
3) Тля гороховая
Тле гороховой вовсе не требуется прибегать к воровству, чтобы производить свою собственную энергию с помощью солнечного света. Исследование, которое было опубликовано в начале этого года в журнале Scientific Reports, показало, что если поместить представителей этого вида в светлое место, они начинают производить аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ), которая переносит химическую энергию и запускает биохимические реакции (клетки животных обычно превращают пищу в АТФ, когда как растения создают ее с помощью фотосинтеза).
Необычные способности насекомых
Тля гороховая уникальна уже потому, что умеет производить каротеноиды, которые обычно производят растения и микроорганизмы и которые выполняют роль антиоксидантов для человека, который употребляет их в пищу. Эти каротеноиды позволяют тле получать определенную окраску и помогают ей производить АТФ из солнечного света.
4) Что ждет генную терапию в будущем?
Конечно, нас немало удивляют эти необычные способности животных, которые могут похвастаться свойствами растений, однако возникает вопрос, что же полезного может извлечь человек из подобных трюков? Сможем ли мы тоже научиться пользоваться подобными техниками себе во благо? Ученые уверены, что изучение "фотосинтезирующих" животных поможет улучшить генную терапию.
Если исследователи поймут, как гены водорослей передаются слизням, возможно, они смогут научиться переносить полезные гены от одних существ в наши собственные ДНК. Если ученым удастся разгадать секрет того, почему иммунная система не борется с инородными телами в эмбрионах саламандр, это поможет открыть некоторые секреты работы нашей иммунной системы.
К сожалению, пройдет еще немало времени, прежде чем мы научимся фотосинтезировать и питаться солнечным светом. Животные тратят гораздо больше энергии, чем растения, которым не нужно двигаться. Возможно, если наша кожа все-таки начнет фотосинтезировать, этого окажется ничтожно мало. В этом случае нам придется отрастить листья, считает Пирс.
