Dagens organell: kloroplasten, stället i växtceller och gröna alger där fotosyntesen äger rum. Fotosyntes i eukaryoter är en fråga om symbios. Det började med någon kusin till cyanobakteriernas förmoder som på något sätt hamnade inuti en annan cell och utvecklades till vad som idag är en organell med visst oberoende i form av egen arvsmassa och egen delning. Kloroplasten producerar energirika organiska molekyler från ljus och kärnan i processen är lite lik en bakvänd version de försurade vakuolerna jag bloggade om igår. Energin från ljus konverteras till en pH-skillnad över ett membran inne i kloroplasten. När vätejonerna sedan passerar ut igen tar cellen vara på energin till energirika bindningar som i ATP och NADPH.

Hur bekvämt vore det inte att ha egna kloroplaster och kunna utvinna sin egen energi från solljus? Om växterna och algerna tagit upp dem så borde väl djur kunna? Det finns minsann ett helt gäng djur som lever åtminstone delvis på fotosyntes: svampdjur, nässeldjur, plattmaskar, blötdjur och sjöpungar (Venn, Loram & Douglas 2008). Men jag tänkte skriva om två extra roliga exempel: en snäcka som lagrar kloroplaster men inte verkar använda dem och en salamander vars ägg lever i symbios med fotosyntetiserande alger.

(Figur S1 från Maeda & al 2012. cc:by-3.0)

Det finns snäckor som tar upp kloroplaster från algerna de äter. Fyra snäckelarter har den egenheten att kloroplasterna finns kvar i deras matsmältningsapparat i månader och kallas mycket målande för kleptoplaster. Men hjälper kleptoplasterna verkligen snäckan att producera energi, eller ligger de bara där? Tyvärr verkar det, enligt Christa m.fl. (2013), Plastid-bearing sea slugs fix CO2 in the light but do not require photosynthesis to survive, och Meada m.fl (2012) Algivore or Phototroph? Plakobranchus ocellatus (Gastropoda) Continuously Acquires Kleptoplasts and Nutrition from Multiple Algal Species in Nature, som att de bara ligger där. Snäckorna verkar äta kleptoplasterna, inte använda dem som solceller.

Det är alltid roligt att stöta på en vetenskaplig debatt som en inte visste om: Snäckorna kan tydligen leva väldigt länge utan mat, och den gängse hypotesen har varit att det de får sin näring från de stulna kloroplasternas fotosyntes. Men Christa & co gjorde ett experiment där de höll snäckor i mörker och behandlade dem med en kemikalie som hämmar fotosyntes, och de klarade sig lika bra ändå. Snäckor utan någon möjlighet att få näring från fotosyntes klarade sig lika bra som kontrollsnäckorna i ljus. Åtminstone snäckarterna Elysia timida och Plakobranchus ocellatus verkar inte ha någon nytta av att deras internaliserade kloroplasters fotosyntes. Meada & co tittade på P. ocellatus i sin naturliga miljö, där de främst verkar leva just på att äta alger.

Den fotosyntetiska salamandern, däremot, verkar verkligen ha nytta av sin algpartner. Men det fungerar på ett helt annat sätt. Folk har studerat den länge, men Kerney m.fl (2011), Intracellular invasion of green algae in a salamander host, är ett exempel. Salamandern Ambystoma maculatum bor större delen av sitt liv under jorden, men den lägger ägg i våtmarker. På embryostadiet omges salamandern av gröna alger. I experiment med ljus och mörker klarar sig salamanderägg med alger och ljus bättre än de utan, och vice versa: det verkar alltså vara ett ömsesidigt utbyte mellan salamanderembryon och alger. Det Kerney & co gjorde i den här studien är bland annat att sekvensera algernas rRNA-gener för att placera vilka sorts görna alger det är, titta med elektronmikroskop och hitta alger inuti cytoplasman i salamanderceller, nära mitokondrierna. Trots det såg salamandercellerna normala ut. Det är kanske det konstigaste och intressantaste med hela affären: djur har ett synnerligen komplicerat och aggressivt immunförsvar som är specialiserat på att skilja egna celler från främmande organismer. Hur gör salamandern för att släppa in sin algpartner?

Litteratur

Christa G, Zimorski V, Woehle C, Tielens AG, Wägele H, Martin WF, Gould SB. (2013) Plastid-bearing sea slugs fix CO2 in the light but do not require photosynthesis to survive. Proc Biol Sci 281 doi:10.1098/rspb.2013.2493

Kerney R, Kim E, Hangarter RP, Heiss AA, Bishop CD, Halla BK. (2011) Intracellular invasion of green algae in a salamander host. PNAS 108 doi:10.1073/pnas.1018259108

Venn AA, Loram JE, Douglas AE. (2008) Photosynthetic symbioses in animals.  J. Exp. Bot. 29 doi:10.1093/jxb/erm328

Maeda T, Hirose E, Chikaraishi Y, Kawato M, Takishita K, et al. (2012) Algivore or Phototroph? Plakobranchus ocellatus (Gastropoda) Continuously Acquires Kleptoplasts and Nutrition from Multiple Algal Species in Nature. PLoS ONE e42024. doi:10.1371/journal.pone.0042024