Keistieji salamandrų įnamiai: toks atvejis vienintelis žinomas pasaulyje ir toks keistas, kad iki šiol neaišku, kam to reikia ir kas ten vyksta

Dar 2011 metais mokslininkai atrado vienintelį žinomą pavyzdį stuburinio gyvūno ląstelės, kurioje glaudžiasi visiškai skirtingos rūšies ląstelės – salamandros ir dumblių simbiozę.

Nors panašių santykių galima aptikti bestuburiuose gyvūnuose, pavyzdžiui, koraluose ir moliuskuose, šis atradimas iškėlė daug klausimų apie tai, kaip tokia partnerystė iš viso įmanoma su stuburiniais, ir kas iš to gauna naudą. Dabar kai kurie atsakymai aiškėja – ir jie nėra gražūs.

Tyrėjai iš Amerikos gamtos istorijos muziejaus Niujorke ir Gettysburgo koledžo Pensilvanijoje, analizavo gan artimus santykius užmezgusių žaliųjų dumblių ir dėmėtosios salamandros Ambystoma maculatum genus.

Mokslinis dumblių pavadinimas, Oophila amblystomatis, šią vienaląstę gyvybės formą puikiai apibūdina – išvertus tai maždaug reiškia „Ambystoma kiaušinių mėgėjas.“

Ilgiau nei šimtmetį, biologai stebėjosi, kaip dumbliai įsmunka į apvalkalą, dengiantį salamandros kiaušinius ir prisitvirtina prie jų.

Iš pirmo žvilgsnio tai panašu į vadovėlinį simbiozės tipo, vadinamo mutualizmu – kai simbiozė naudinga abiems pusėms, – pavyzdį – dumbliai gali maitintis iš kiaušinių išsiskiriančiomis anglies ir azoto turinčiomis kiaušinių gyvybinės veiklos atliekomis, o augančiai salamandrai nuolat tiekiamas fotosintezuojančių kaimynų deguonis.

Bet persikelkime į 2011-uosius. Tada tyrėjai iš JAV bei Kanados atrado, kad šie įdomūs santykiai peržengė gan unikalią ribą – dumbliai auga besivystančios salamandros ląstelių viduje, ir tai jau yra endosimbiozė.

Stuburinių gyvūnų, auginančių ant savęs dumblius, toli ieškoti nereikia (į tinginius žiūrėti galima ne tik šia proga), tačiau stuburinių gyvūnų rūšys, kurių ląstelėse auga dumbliai, gana retos.

Ar labai retos? Tai – pirmas tokios simbiozės pavyzdys pasaulyje.

Ne stuburinių gyvūnų ląstelėse augantys dumbliai nėra kokia nors keistenybė; koralų ląstelės yra rusvai gelsvų dumblių Symbiodinium namai, o žalio jūrų šliužo Elysia chlorotica ląstelės ne tik grobia nieko neįtariančius dumblius, bet ir vagia jų genus.

Mikrobai kartkartėmis irgi vienas kitą suryja, taip dalindamiesi vienas kito talentais. Tiesą sakant, manoma, kad mūsų sudėtingos ląstelės yra tokio įvykio, nutikusio prieš milijardą metų tarp mikroskopinių organizmų – archėjų ir bakterijų, – rezultatas.

Bet nė vienas iš tų gyvūnų neturi stuburo, tad santykiai tarp salamandrų ir dumblių yra tikrai netikėtas pavyzdys.

Stuburiniai gyvūnai paprastai turi imuninę sistemą, prisitaikančią prie pašalinių medžiagų, ir neleidžia kitiems organizmams kelti kojos į ląstelių vidų. Tad, mokslininkai netgi abejojo, kad tokie santykiai iš viso įmanomi.

Naujausias tyrimas leidžia geriau suprasti kas vyksta dumblių ir šių neįprastų roplių ląstelių viduje cheminiu lygiu. O vyksta keistenybės.

Mokslininkai nuskaitė visus kiaušinėlio išorėje augančių dumblių genus transkribuojančių mRNA kodų bibliotekas ir palygino jas su augančių ląstelių viduje.

Nors išorėje augantys dumbliai gerai pasinaudoja salamandrų tingumu ir saulėtų vietų pomėgiu deguonies ir cukraus gaminimui kiaušinėlio išorėje, ląstelių viduje vyksta visai kita istorija.

Nors dumbliai ir gali fotosintetinti, bet jiems labiau patinka kupina deguonies aplinka. Kaip galima numanyti, salamandrų ląstelėse ankštoka, ir dumbliai „žiopčioja, gaudydami orą“.

„Kitaip nei koralų ir dumblių simbiozės atveju, čia dumbliai patiria stresą, ir užuot fotosintetinę deguonį ir cukrus, jie fermentuoja,“ Gizmodo sakė Johnas Burnsas iš Amerikos gamtos istorijos muziejaus.

„Tai rodo, kad dumbliai yra aplinkoje, kurioje santykinai maža deguonies.“

Be persijungimo į fermentaciją, kad ištvertų mažai deguonies turinčioje aplinkoje, dumblių genų produktai atskleidžia ir kitus streso ženklus, tarp kurių ir baltymai, paprastai atsirandantys dėl karščio ar kai suryja plėšrūnas.

Antra vertus, tikrindami aktyvuojamus salamandros genus, tyrėjai išsiaiškino, kad įnamiai roplių nejaudino.

Tiesą sakant, atrodo, kad jie pareguliuoja savo imuninę sistemą, kad ji ignoruotų „svečius“.

Taip pat nebuvo jokios aiškios naudos salamandrai, tad lieka paslaptis, kurių galų joms tie dumbliai reikalingi?

Gali būti, kad dumbliai salamandroms teikia kokią nors nedidelę naudą, ką, tyrėjų teigimu, patvirtina ankstesnis tyrimas.

„Galime spekuliuoti, kad intraląsteliniai dumbliai teikia kažkokią naudą savo šeimininkui, nes daug eksperimentų su šviesa ir tamsa, parodė, kad salamandros embrionams padeda dumblių simbiontai, tarp kurių veikiausiai yra ir endosimbiontai,“ rašo jie pranešime.

Jeigu embrionai peša kažkokią naudą iš ląstelėse esančių dumblių, mikroskopiniams kaliniams nauda, sakykime taip, menka.

Dumbliai dar gali teikti naudą ir salamandrų imuninei sistemai, toks reiškinys užfiksuotas kitose endosimbiotinių santykių formose.

Ir dar jaudina klausimas, ar dumbliai perduodami kitoms kartoms besidauginančiose lytinėse ląstelėse – šio klausimo tyrėjai dar neišsiaiškino.

Akivaizdu, kad tyrimas prasidėjęs grynai iš smalsumo seniau nei prieš šimtmetį, tebeturi daug neįmintų paslapčių.

Tyrimas publikuotas eLife.

Mike Mcrae
sciencealert.com