Новое исследование показывает, как два совершенно разных организма - зеленая водоросль и пятнистая саламандра - уживаются как клеточные соседи по комнате. Ученые из Американского музея естественной истории и Геттисбергского колледжа обнаружили, что этот симбиоз, единственный известный пример, который включает в себя вид позвоночных, создает нагрузку на клетки водорослей, изменяя способ выработки ими энергии, но, по-видимому, не оказывает негативного влияния на клетки саламандр. Работа опубликована сегодня в журнале eLife.
«Наука показывает нам множество способов, которыми жизнь взаимосвязана, особенно на микроскопическом уровне, где мы видим, как много организмов зависят от тесного контакта или интернализации других видов для получения пищи, защиты или размножения», - сказал ведущий. автор Джон Бернс, научный сотрудник отдела зоологии беспозвоночных Музея. «Но отношения между этой конкретной водорослью и саламандрой очень необычны».
Ученым уже более века известно, что зеленая водоросль (Oophila amblystomatis) растет в оболочках яиц пятнистой саламандры (Ambystoma maculatum) - странное спаривание видно невооруженным глазом в зеленом оттенке саламандр яйца. Первоначально считалось, что симбиоз происходит только между зародышем саламандры и водорослями, живущими вне его. Эмбрионы производят богатые азотом отходы, полезные для водорослей, а водоросли увеличивают содержание кислорода в жидкости вокруг дышащих эмбрионов. Но недавние исследования показали, что водоросли на самом деле расположены внутри клеток по всему телу пятнистой саламандры. Это взаимодействие клеток внутри клеток также можно обнаружить у кораллов и в кишечнике цикад, но взаимодействие пятнистой саламандры с зелеными водорослями является единственным известным примером проникновения симбионта в клетки позвоночных видов.
«Это действительно такое странное устройство, о котором стоит подумать, что саламандры позволяют водорослям жить в своих яйцеклетках. Это было бы похоже на кучу зеленых водорослей в матке», - сказал соавтор исследования. Райан Керни, доцент Геттисбергского колледжа. «То, что мы решили сейчас рассмотреть, - это вид молекулярных изменений, которые происходят, когда клетки саламандры и клетки зеленых водорослей объединяются».
В новом исследовании eLife исследователи сравнили РНК из клеток пяти различных групп: клетки саламандры с водорослями, клетки саламандры без водорослей, клетки водорослей, живущие в клетках саламандры, водоросли, живущие в яйцевых капсулах, и водоросли, выращенные в лаборатории.
Они обнаружили, что водоросли внутри клеток саламандры подвергаются стрессу и меняют способ производства энергии. Вместо того, чтобы использовать световую энергию для производства пищи для поддержки саламандры-хозяина, как это происходит при взаимодействии кораллов и водорослей, водоросли в клетках саламандры изо всех сил пытаются приспособиться к своей новой среде. Остается неясным, получают ли водоросли пользу от этого взаимодействия клеток внутри клеток. Напротив, пораженные клетки саламандры, по-видимому, распознают водоросль как чужеродную, но не проявляют признаков стресса во время взаимодействия. Исследователи обнаружили, что саламандры экспрессируют несколько генов, которые могут подавлять иммунный ответ, что позволяет предположить, что опыт клеток-хозяев нейтрален или полезен.
«Мы узнаем, что эти две принципиально разные клетки резко изменяют друг друга, и это может иметь отношение к другим симбиотическим системам, включая взаимоотношения человека и микробов-паразитов», - сказал соавтор исследования Юнсу Ким, помощник куратора. в Отделе зоологии беспозвоночных Музея.