Фотосинтез у животных

Содержание

Большинство растений получают энергию путём фотосинтеза. Но существуют также и растения-микогетеротрофы, которые не осуществляют фотосинтез из-за отсутствия хлорофилла, а вместо этого паразитируют на грибах. Ярким примером микогетеротрофов стал подъельник одноцветковый, совершенно белое растение без листьев. Белый цвет объясняется тем, что ему абсолютно не требуется солнечный свет, он может свободно произрастать на почвах очень густых лесов и в ещё более тёмных местах.

Морской слизень Elysia chlorotica ассимилирует хлоропласты водоросли Vaucheria litorea в клетки пищеварительного тракта. Хлоропласты продолжают фотосинтезировать в организме слизня в течение нескольких месяцев, что позволяет слизню жить только за счёт одной глюкозы, полученной в результате фотосинтеза. Геном слизня кодирует некоторые белки, необходимые хлоропластам для фотосинтеза.

Оказывается, что в естественной среде фотосинтезирующие бактерии могут использовать не только свет Солнца, но также и другие источники света, а потому могут находиться в местах, которые не подвергаются солнечному облучению. В 2005 году Томас Битти из университета Британской Колумбии совместно с Робертом Блейкеншипом из университета Аризоны в глубоководных пробах, взятых в окрестностях термального источника у побережья Коста-Рики нашли серобактерию GSB1, сходную с серобактериями родов Chlorobium и Prosthecochloris, содержащую бактериохлорофилл. Они предположили, что вероятность контаминации образца мала и, следовательно, GSB1 использует для фотосинтеза не солнечный свет (который не проникает сквозь 2,4-километровую толщу моря), а тусклый длинноволновый (~750 нм) свет, испускаемый гидротермальными источниками.

По состоянию на конец 70-х годов прошлого века, мощность солнечной энергии, которая перерабатывалась земной растительностью при фотосинтезе, на порядок превосходила мощность всех электростанций планеты.

Днк растений

Днк растений

В центре каждой растительной клетки (от водорослей до орхидей) и в центре каждой животной клетки (от медуз до человека) есть копия генетического материала организма. Это ДНК, которая несет в себе своеобразный план организма. Это то, что передает характеристики от одного поколения к другому.

Есть довольно очевидные различия между растениями и животными, но — на химическом уровне — клетки всех растений и всех животных содержат ДНК в известной всем классической форме двойной спирали, которая выглядит как винтовая лестница. Более того, все молекулы ДНК растений и животных сделаны из одних и тех же четырех химических строительных блоков – нуклеотидов.

Отличие состоит в том, как эти четыре нуклеотида в ДНК расположены. Это их последовательность, которая определяет, какие белки будут сформированы. То, как нуклеотиды расположены, и информация, которую они кодируют, решает, что будет организм производить.

Исследования показывают, что белки растений и животных имеют много общего. Один из ярких примеров – цитохром С. Но так как процесс ДНК-копирования несовершенен, то ошибки накапливаются с течением времени, отчего цитохром С немного отличается у разных существ . Генные участки, которые определяют последовательность аминокислот в человеческом цитохроме С, имеют много схожего с другими млекопитающими, но существенно отличаются от те же участков у растений.
Каждый вид имеет характерное число хромосом: животные имеют больше хромосом, растения – меньше.

Интересная разработка ученые создали автоматическую систему которая может извлекать ДНК из любого растения без вмещательства человека Вот сам видеоматериал:


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 удаётся 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», — рассказал 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.

Восточная изумрудная элизия (Elysia chlorotica) – уникальный вид морских брюхоногих моллюсков. В процессе своей эволюции элизия стала единственным животным (из известных науке), которое пользуется фотосинтезом для питания.

«Elysia chlorotica» или «восточная изумрудная элизия»

Elysia chlorotica обитает вдоль атлантического побережья США и Канады. Ее молодые особи изначально не представляют собой ничего необычного и имеют коричневатую с красными вкраплениями окраску. Но по мере взросления элизия начинает питаться водорослями Vaucheria litorea, прокалывая ее клетки своей теркой-радулой и высасывая все содержимое. Содержащиеся внутри клетки хлоропласты отфильтровываются и ассимилируются с собственными клетками моллюска.

Водоросль Vaucheria litorea

Напомним, что хлоропласты – это компоненты клеток растений, при помощи которых осуществляется процесс фотосинтеза, то есть процесс преобразования солнечной энергии в энергию связей. Хлоропласты содержат фотосинтетический пигмент хлорофилл, который придает растениям зеленый цвет.

Постепенно поглощая все больше хлоропластов, моллюск меняет свой цвет от коричневого до зеленого. После накопления достаточного количества хлоропласта животное переходит на питание солнечной энергией и получает глюкозу в процессе фотосинтеза. Это умение дает восточной изумрудной элизии возможность пережить периоды, когда водоросли Vaucheria litorea недоступны. Интересно, что даже если моллюск будет долгое время оставаться в тени на глубине, и все накопленные хлоропласты погибнут, восточная изумрудная элизия может вновь начать питаться водорослями и накапливать хлоропласт для фотосинтеза.

На данный момент Vaucheria litorea – единственное известное животное, умеющее осуществлять процесс фотосинтеза.

Это интересно: уникальный моллюск имеет довольно необычное окончание своей жизни. На протяжении всего жизненного цикла в организме восточной изумрудной элизии присутствует смертельный вирус, который активируется сразу же после откладывания моллюском яиц — через 10 месяцев после рождения – и заставляет взрослые особи элизии синхронно погибать. Данный феномен известен как феноптоз – запрограммированная смерть у живых организмов, чтобы очистить популяцию от стареющих особей.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Открытие фотосинтеза животных

В 19 веке в Германии жил зоолог Карл Теодор Эрнст фон Зибольд. Буду кратко называть его Теодор. В 1849 году Теодор, будучи уже профессором, издавал в Германии журнал по зоологии. В первом же томе своего журнала учёный привлёк внимание научного мира статьями, в которых описывал своё открытие. Он обнаружил в телах низших животных хлорофилл. Это были пресноводные гидры, инфузории и некоторые черви. Но самое интересное, что животные с хлорофиллом могли месяцами ничего не есть, а некоторые из них совсем не питались. Это наталкивало на мысль, что внутри животных с хлорофиллом происходит настоящий фотосинтез, за счёт которого и питаются указанные животные. Позже обнаружили такое же питание у некоторых моллюсков, полипов, медуз, и других морских обитателей. Хотя Теодор ожидал больших открытий в области фотосинтеза животных, но исследования показали, что хлорофилл животные получали от водорослей, которые поселились внутри них. Такое сосуществование назвали эндосимбиозом.

По моему мнению, симбиоз живых существ является основой жизни. Обособленные животные не смогут существовать сами по себе. Но об этом пока не буду.

Восточная изумрудная элизия

Морской слизень по-латыни пишется Elysia chlorotica, а читается – «элизия хлоротика». Это животное называют первым известным для учёных животным, которое осуществляет процессы фотосинтеза.
Маленькие новорожденные морские слизни не содержат в себе хлоропласты. Поэтому их питание отличается от взрослых. Так же и цвет будет коричневым, пока малыши не начинают поедать водоросли Вошерия. Изумрудная элизия имеет особенное строение своего пищеварительного тракта, который помогает хлоропластам не разрушаться, а наоборот сохраняться в организме элизии. В глоточном мешке есть острый зуб, которым элизия прокалывает стенки водорослей и как насосом высасывает питательное содержимое вместе с хлоропластами. Однако, последние не перевариваются, а попадают в широкие выросты под кожей животного. После хлоропласты соединяются с клетками слизня и начинают свою работу уже для нового хозяина. Из-за накопленных в клетках хлоропластов морской слизень приобретает изумрудный цвет, откуда и получил название восточная изумрудная элизия.
Накопленных хлоропластов в клетках элизии так много, что она престаёт есть зеленые водоросли. Хлоропласты обеспечивают животное питанием на долгое время. Главное, чтобы был свет. Восточные элизии живут на глубине до полуметра в солёных болотах, заводях. Встречаются они вдоль атлантического побережья Северной Америки. Главное, чтобы глубина была не большой. Глубже будет мало света для хлоропластов.
Это животное настолько привыкло считать себя растением, что форма элизии стала похожей на лист растения.
Интересно, что в организме Восточной элизии живёт вирус, который передается из поколения в новое поколение. Этот вирус срабатывает, когда взрослая особь откладывает яйца. После этого вирус убивает слизня. Происходит это на десятом месяце жизни особи. Считается, что такая запрограммированная смерть помогает очищать популяцию от старых животных.
Новорожденный слизень без хлоропластов:

Слизень с хлоропластами:

Тридакна

Гигантские моллюски тридакны занесены в книгу Гиннеса, как самые большие моллюски на планете. Вес моллюска может доходить почти до 400 килограмм, но чаще встречаются более мелкие особи. Размеры раковин доходят до 2 метров. Интерес для нас состоит в том, что в теле тридакны живут водоросли зооксантеллы. Наружные края мантии моллюска выступают из раковины. В этих краях больше всего водорослей. Но и в других тканях водоросли присутствуют. Они живут в мышцах и в крови тридакны, хотя их там гораздо меньше. Тридакна питается, отфильтровывая воду, но питательные вещества поступают к ней и от водорослей. Причём тридакна может потихоньку переваривать водоросли, которые сама выращивает на своём теле. Чтобы зооксантеллы хорошо себя чувствовали, моллюск подставляет наружные края мантии под лучи света. Цвет мантии зависит от живущих в ней водорослей — голубым, синим, желтым, бирюзовым, зеленым коричневым. На дне моря моллюск располагается, повернувшись створкой вверх, чтобы как можно больше света проникало внутрь к водорослям. Интересно, что такие большие моллюски могут полностью прокормиться одними только живущими внутри них водорослями.
Тридакна гиганская на берегу:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *