Küstennahes Tier wird pflanzlich, nachdem es winzige Sonnenkollektoren gestohlen und in seinem Darm gespeichert hat
“ Es ist eine bemerkenswerte Leistung, denn es ist höchst ungewöhnlich, dass sich ein Tier wie eine Pflanze verhält und ausschließlich von der Photosynthese lebt.“– Debashish Bhattacharya
In einer erstaunlichen Leistung, die dem Hinzufügen von Sonnenkollektoren zu Ihrem Körper ähnelt, saugt eine Nordostseeschnecke Rohstoffe aus Algen, um ihre lebenslange Versorgung mit solarbetriebener Energie zu gewährleisten, so eine Studie der Rutgers University-New Brunswick und anderer Wissenschaftler.
„Es ist eine bemerkenswerte Leistung, denn es ist höchst ungewöhnlich, dass sich ein Tier wie eine Pflanze verhält und ausschließlich von der Photosynthese lebt“, sagte Debashish Bhattacharya, leitender Autor der Studie und angesehener Professor in der Abteilung für Biochemie und Mikrobiologie an der Rutgers–New Brunswick. „Die breitere Implikation liegt im Bereich der künstlichen Photosynthese. Das heißt, wenn wir herausfinden können, wie die Schnecke gestohlene, isolierte Plastiden beibehält, um Kohlenstoff ohne den Pflanzenkern zu fixieren, dann können wir vielleicht auch isolierte Plastiden für die Ewigkeit als grüne Maschinen nutzen, um Bioprodukte oder Energie zu erzeugen. Das bestehende Paradigma ist, dass wir zur Erzeugung grüner Energie die Pflanze oder Alge benötigen, um die photosynthetische Organelle zu betreiben, aber die Schnecke zeigt uns, dass dies nicht der Fall sein muss.“
Die Meeresschnecke Elysia chlorotica, eine Molluske, die mehr als zwei Zoll lang werden kann, wurde in der Gezeitenzone zwischen Nova Scotia, Kanada, und Martha’s Vineyard, Massachusetts, sowie in Florida gefunden. Juvenile Meeresschnecken fressen die ungiftige Braunalge Vaucheria litorea und werden photosynthetisch – oder solarbetrieben –, nachdem sie Millionen von Algenplastiden, die wie winzige Sonnenkollektoren sind, gestohlen und in ihrer Darmschleimhaut gespeichert haben, so die online in der Zeitschrift Molecular Biology and Evolution veröffentlichte Studie.
Photosynthese ist, wenn Algen und Pflanzen Sonnenlicht nutzen, um chemische Energie (Zucker) aus Kohlendioxid und Wasser zu erzeugen. Die Plastiden der Braunalge sind photosynthetische Organellen (wie die Organe von Tieren und Menschen) mit Chlorophyll, einem grünen Pigment, das Licht absorbiert.
YouTube-Video der Meeresschnecke Elysia chlorotica von Mary S. Tyler und Mary E. Rumpho
Diese spezielle Alge ist eine ideale Nahrungsquelle, da sie keine Wände zwischen benachbarten Zellen in ihrem Körper hat und im Wesentlichen eine lange Röhre ist, die mit Kernen und Plastiden beladen ist, sagte Bhattacharya. „Wenn die Meeresschnecke ein Loch in die äußere Zellwand macht, kann sie den Zellinhalt absaugen und alle Algenplastiden auf einmal sammeln“, sagte er.
Basierend auf Studien anderer Meeresschnecken haben einige Wissenschaftler argumentiert, dass sie Plastiden stehlen und als Nahrung speichern, die in schweren Zeiten verdaut werden muss, wie Kamele, die Fett in ihren Höckern speichern, sagte Bhattacharya. Diese Studie zeigte, dass dies bei solarbetriebener Elysia chlorotica nicht der Fall ist.
“ Es hat diese bemerkenswerte Fähigkeit, diese Algenplastiden zu stehlen, die Fütterung einzustellen und die Photosynthese der Algen für die nächsten sechs bis acht Monate zu überleben „, sagte er.
Das Team von Rutgers und anderen Wissenschaftlern verwendete RNA-Sequenzierung (Genexpression), um ihre Hypothese der Sonnenenergieversorgung zu testen. Die Daten zeigen, dass die Schnecke aktiv auf die gestohlenen Plastiden reagiert, indem sie sie vor der Verdauung schützt und tierische Gene einschaltet, um die Photosyntheseprodukte der Algen zu nutzen. Ihre Ergebnisse spiegeln die von Korallen wider, die Dinoflagellaten (auch Algen) – als intakte Zellen und nicht als gestohlene Plastiden – in symbiotischen Beziehungen halten.
Während Elysia chlorotica Plastiden speichert, überleben die Algenkerne, die ebenfalls angesaugt werden, nicht, und die Wissenschaftler wissen immer noch nicht, wie die Meeresschnecke die Plastiden und die Photosynthese monatelang ohne die Kerne aufrechterhält, die normalerweise benötigt werden, um ihre Funktion zu kontrollieren, sagte Bhattacharya.
Zu den Koautoren der Studie gehören Pavel Vaysberg, ein ehemaliger Student der Biotechnologie an der School of Environmental and Biological Sciences; Dana C. Price, Associate Research Professor in der Abteilung für Pflanzenbiologie; und Forscher von der University of Queensland in Australien, der University of Maine und der University of Connecticut.