Bir yaz bilimkurgu gişe rekorları kıran bir arsa olabilir: bir yaratık avını besler ve “süper güç” i miras alır. Sadece bu gerçek.
Bilim biyologları tarafından yönetilen yeni bir çalışma, bazı deniz sümüklülerinin yosunları nasıl tükettiğini ve fotosentetik organellerini kendi bedenlerine nasıl dahil ettiğini anlatıyor. Organeller, fotosentez yapmaya devam ediyor, konakçılarına besin ve enerji sağlıyor ve açlık dönemlerinde acil rasyonlar olarak hizmet ediyor.
Yeni çalışmanın baş yazarı ve Moleküler ve Hücresel Biyoloji Bölümü'nün eski bir postdoc'u Corey Allard, “Bu, diğer organizmaların parçalarını çalabilen, kendi hücrelerine koyabilen ve bunları kullanabilen bir organizma” dedi. “Ve bunun şimdiye kadar duyduğum en çılgın biyoloji olduğunu düşündüm.”
Cell Journal'da yayınlanan çalışma, “güneş enerjili” deniz salyangozlarının organelleri “kleptozomlar” içinde-biyolojik yağma torbaları gibi işlev gören özel membranlar içinde nasıl canlı tuttuğunu açıklıyor. Bu araştırma ökaryotik hücrelerin evrimi hakkında bilgi verebilir ve potansiyel biyomedikal uygulamalara yol açabilir.
Bilim Tıp Okulu'nda hücre biyolojisi yardımcı doçenti olan Amy Si-ying Lee, “Wow faktörü, deniz sümüklülerinin esasen 'süper güçler' çalabileceği-burada ışıktan alglerden enerji yapma yeteneği” dedi. “Diğerleri batarak saldırı yeteneğini veya karanlıkta parlama yeteneğini çalıyorlar. Ve çok havalı olan şey, bu çalıntı süper güçleri kendi hayatta kalma faydaları için nasıl kullandıklarını anladık.”
Çalışma birkaç yıl önce, şu anda tıp fakültesinde yardımcı doçent olan Allard'ın, bir türün diğerinin vücudunda yaşadığı süreç olan endosimbiyozu inceleyen Bellono laboratuvarında çalıştığı zaman başladı. Bütün yosun hücrelerini entegre eden mercanların aksine, deniz sümüklü böcekleri sadece parçaları kullandı – avlarının hücrelerinde küçük organeller.
Yeni makalede, ekip, batı Atlantik ve Karayiplerin tropikal sularına özgü bir tür olan deniz salgılaması elysia crispata'nın yosun yediklerini ancak kloroplastları tamamen sindirmediğini bildiriyor.
Bunun yerine, sümüklü böcekler bu organelleri bağırsak keselerine yönlendirir ve bilim adamlarının “kleptozom” olarak adlandırdığı özel bir zarın içine yerleştirir. Bu eşsiz sümüklü yapıda, çalınan organeller fotosentez devam etmek için canlı tutulur.
Kimyasal analiz, çalıntı kloroplastların sümüklü proteinler içerdiğini ortaya koydu. Bu, ev sahiplerinin çalınan organelleri canlı tuttuğunu gösteriyor. Bu arada, organeller kendi alg proteinlerini üretmeye devam etti ve hala sümüklü böceklerin içinde çalıştıklarını kanıtladı.
Sülükler çalınan organelleri yaprak benzeri yapılarda sırtlarının üstünde tuttu (“Temel olarak, bir güneş paneli” diyor Allard ”ve iyi beslenen sümüklü böcek yeşilimsi bir renk aldı.
Sonra araştırmacılar başka bir tuhaflık fark ettiler: sümüklü böcekler aç kaldığında, vücutları sonbaharda yapraklar gibi turuncu döndü. Görünüşe göre, çalınan organeller “son çare” enerji biçimi olarak sindirildiğinde klorofil (kloroplastlar içindeki yeşil malzeme) bozuldu.
Mevcut bilimsel literatürden bazıları, sümüklü böceklerin tamamen güneş enerjisinde yaşadığını iddia etti, ancak Allard sadece fotosentezin onları canlı tutmak için yeterli olmadığına inanıyor.
“Bu şeylerin gerçek işlevi basit güneş panellerinden çok daha karmaşık olabilir” dedi. “Gıda rezervleri, kamuflaj ya da yırtıcılar için tadı kötü hale getirebilirler. Muhtemelen hepsi bu.”
Düşük sümüklüler, yaşam tarihindeki bazı büyük olaylar hakkında ipuçları verebilir.
Endosimbiyoz, evrimsel yeniliğin önemli bir itici gücü olmuştur. Örneğin, hem kloroplastlar (bitkilerde ve alglerde fotosentez yapan) hem de mitokondri (hücrelerin enerji üreten kısımları) başlangıçta konakçı hücreler içinde organel olarak dahil edilen serbest yaşayan hücrelerdi.
Moleküler ve hücresel biyoloji profesörü ve yeni makalenin kıdemli yazarı Nick Bellono, “Mitokondrilerimiz veya bitki kloroplastlarımız gibi birçok endosimbiyoz sisteminde, böyle başladı: eski bir prokaryotik hücre konakçı ve hücresel biyoloji profesörü ve yeni makalenin kıdemli yazarı Nick Bellono. “Sülük durumunda, bunu bir yaşamda yapıyor. Bu, çılgınca bir süre boyunca daha uzun ömürlü bir ilişkiye geçebilir mi? Belki.”
Endosimbiyozun eski olayları milyarlarca yıl önce meydana geldi, bu nedenle kanıtlar zamana kayboldu. Deniz sümüğü söz konusu olduğunda, biyologlar organel hırsızlarını eylemde yakaladılar ve endosimbiyozu gerçek zamanlı olarak araştırmalarını sağladılar.
Elysia, organelleri çaldığı bilinen tek deniz sümüğü değildir. Allard, tıp laboratuvarında Berghia cinsinden deniz anemonları tüketen, malzemeyi sindirim yollarından geçiren ve yırtıcılara karşı savunmak için zehir kaplı dikenleri kendi sırtlarına monte eden başka bir grup deniz sümüklüsü araştırıyor.
Daha da inanılmaz bir şekilde, sümüklü ev sahipleri, Allard'ın “mızrak tabancalarıyla dolu bir çanta” olarak tanımladığı şeyi ateşlemek için bu çalınan organelleri kendi sinir sistemlerine bağlayabilir.
Allard, bulguların sümüklü böceklerin çok ötesine uzanabileceğine inanıyor. Organel düzenlemesi hakkındaki bilgiler, nörodejeneratif koşullar veya vücudun atık ürünleri düzgün bir şekilde parçalayamayacağı bir metabolik hastalık sınıfı olan lizozomal depolama bozuklukları için geçerli olabilir.
“Çoğu zaman, bu durumlarda, lizozomlar ya düzgün bir şekilde oluşmaz ya da düzgün çalışmaz,” diye açıkladı Allard, “ve sümüklü böceklerin bazı açılardan ne yapmak için adapte olduklarını neredeyse taklit ediyor.”
Bilim biyologları tarafından yönetilen yeni bir çalışma, bazı deniz sümüklülerinin yosunları nasıl tükettiğini ve fotosentetik organellerini kendi bedenlerine nasıl dahil ettiğini anlatıyor. Organeller, fotosentez yapmaya devam ediyor, konakçılarına besin ve enerji sağlıyor ve açlık dönemlerinde acil rasyonlar olarak hizmet ediyor.
Yeni çalışmanın baş yazarı ve Moleküler ve Hücresel Biyoloji Bölümü'nün eski bir postdoc'u Corey Allard, “Bu, diğer organizmaların parçalarını çalabilen, kendi hücrelerine koyabilen ve bunları kullanabilen bir organizma” dedi. “Ve bunun şimdiye kadar duyduğum en çılgın biyoloji olduğunu düşündüm.”
Cell Journal'da yayınlanan çalışma, “güneş enerjili” deniz salyangozlarının organelleri “kleptozomlar” içinde-biyolojik yağma torbaları gibi işlev gören özel membranlar içinde nasıl canlı tuttuğunu açıklıyor. Bu araştırma ökaryotik hücrelerin evrimi hakkında bilgi verebilir ve potansiyel biyomedikal uygulamalara yol açabilir.
Bilim Tıp Okulu'nda hücre biyolojisi yardımcı doçenti olan Amy Si-ying Lee, “Wow faktörü, deniz sümüklülerinin esasen 'süper güçler' çalabileceği-burada ışıktan alglerden enerji yapma yeteneği” dedi. “Diğerleri batarak saldırı yeteneğini veya karanlıkta parlama yeteneğini çalıyorlar. Ve çok havalı olan şey, bu çalıntı süper güçleri kendi hayatta kalma faydaları için nasıl kullandıklarını anladık.”
Çalışma birkaç yıl önce, şu anda tıp fakültesinde yardımcı doçent olan Allard'ın, bir türün diğerinin vücudunda yaşadığı süreç olan endosimbiyozu inceleyen Bellono laboratuvarında çalıştığı zaman başladı. Bütün yosun hücrelerini entegre eden mercanların aksine, deniz sümüklü böcekleri sadece parçaları kullandı – avlarının hücrelerinde küçük organeller.
Yeni makalede, ekip, batı Atlantik ve Karayiplerin tropikal sularına özgü bir tür olan deniz salgılaması elysia crispata'nın yosun yediklerini ancak kloroplastları tamamen sindirmediğini bildiriyor.
Bunun yerine, sümüklü böcekler bu organelleri bağırsak keselerine yönlendirir ve bilim adamlarının “kleptozom” olarak adlandırdığı özel bir zarın içine yerleştirir. Bu eşsiz sümüklü yapıda, çalınan organeller fotosentez devam etmek için canlı tutulur.
Görünüşe göre, sümüklü böcekler lizozomları, normalde bu malzemeyi bozan hücrelerin “çöp atma” organellerini aşağı regüle etme yeteneğini geliştirdi.
Kimyasal analiz, çalıntı kloroplastların sümüklü proteinler içerdiğini ortaya koydu. Bu, ev sahiplerinin çalınan organelleri canlı tuttuğunu gösteriyor. Bu arada, organeller kendi alg proteinlerini üretmeye devam etti ve hala sümüklü böceklerin içinde çalıştıklarını kanıtladı.
Sülükler çalınan organelleri yaprak benzeri yapılarda sırtlarının üstünde tuttu (“Temel olarak, bir güneş paneli” diyor Allard ”ve iyi beslenen sümüklü böcek yeşilimsi bir renk aldı.
Sonra araştırmacılar başka bir tuhaflık fark ettiler: sümüklü böcekler aç kaldığında, vücutları sonbaharda yapraklar gibi turuncu döndü. Görünüşe göre, çalınan organeller “son çare” enerji biçimi olarak sindirildiğinde klorofil (kloroplastlar içindeki yeşil malzeme) bozuldu.
Mevcut bilimsel literatürden bazıları, sümüklü böceklerin tamamen güneş enerjisinde yaşadığını iddia etti, ancak Allard sadece fotosentezin onları canlı tutmak için yeterli olmadığına inanıyor.
“Bu şeylerin gerçek işlevi basit güneş panellerinden çok daha karmaşık olabilir” dedi. “Gıda rezervleri, kamuflaj ya da yırtıcılar için tadı kötü hale getirebilirler. Muhtemelen hepsi bu.”
Düşük sümüklüler, yaşam tarihindeki bazı büyük olaylar hakkında ipuçları verebilir.
Endosimbiyoz, evrimsel yeniliğin önemli bir itici gücü olmuştur. Örneğin, hem kloroplastlar (bitkilerde ve alglerde fotosentez yapan) hem de mitokondri (hücrelerin enerji üreten kısımları) başlangıçta konakçı hücreler içinde organel olarak dahil edilen serbest yaşayan hücrelerdi.
Moleküler ve hücresel biyoloji profesörü ve yeni makalenin kıdemli yazarı Nick Bellono, “Mitokondrilerimiz veya bitki kloroplastlarımız gibi birçok endosimbiyoz sisteminde, böyle başladı: eski bir prokaryotik hücre konakçı ve hücresel biyoloji profesörü ve yeni makalenin kıdemli yazarı Nick Bellono. “Sülük durumunda, bunu bir yaşamda yapıyor. Bu, çılgınca bir süre boyunca daha uzun ömürlü bir ilişkiye geçebilir mi? Belki.”
Endosimbiyozun eski olayları milyarlarca yıl önce meydana geldi, bu nedenle kanıtlar zamana kayboldu. Deniz sümüğü söz konusu olduğunda, biyologlar organel hırsızlarını eylemde yakaladılar ve endosimbiyozu gerçek zamanlı olarak araştırmalarını sağladılar.
Elysia, organelleri çaldığı bilinen tek deniz sümüğü değildir. Allard, tıp laboratuvarında Berghia cinsinden deniz anemonları tüketen, malzemeyi sindirim yollarından geçiren ve yırtıcılara karşı savunmak için zehir kaplı dikenleri kendi sırtlarına monte eden başka bir grup deniz sümüklüsü araştırıyor.
Daha da inanılmaz bir şekilde, sümüklü ev sahipleri, Allard'ın “mızrak tabancalarıyla dolu bir çanta” olarak tanımladığı şeyi ateşlemek için bu çalınan organelleri kendi sinir sistemlerine bağlayabilir.
Allard, bulguların sümüklü böceklerin çok ötesine uzanabileceğine inanıyor. Organel düzenlemesi hakkındaki bilgiler, nörodejeneratif koşullar veya vücudun atık ürünleri düzgün bir şekilde parçalayamayacağı bir metabolik hastalık sınıfı olan lizozomal depolama bozuklukları için geçerli olabilir.
“Çoğu zaman, bu durumlarda, lizozomlar ya düzgün bir şekilde oluşmaz ya da düzgün çalışmaz,” diye açıkladı Allard, “ve sümüklü böceklerin bazı açılardan ne yapmak için adapte olduklarını neredeyse taklit ediyor.”