tg-cbmass-20121025

Hogy gyors ütemben fussunk át a mindenki által egyébként is ismert alapokon: szimbiózisnak nevezzük az élővilág igazán hosszú távú kapcsolatait. Ezek egyik altípusa, a mindkét fél számára egyértelműen előnyös kapcsolat, az ún. mutualizmus. Ilyesmi figyelhető meg pl. egz korallzátonyon élő bohóchal és az őt körbevevő tengeri rózsák közt: míg utóbbiak csípős természetüknél fogva távol tartják a hal ellenségeit, addig a bohóchal elkergeti a tengeri rózsára kiéhezett halakat.

A mutualizmus lehet fakultatív (vagyis alapvetően mindkét szereplőnek jó, ha együtt vannak, de ha mégsem, az még nem a világ vége), vagy obligát (min. egyik szereplő képtelen a másik nélkül meglenni - lásd zuzmók), a bohóchalashoz hasonló "laza" interakció, vagy egészen belsőséges viszony, amikor az egyik szereplő konkrétan a másikban él. Erre az ún. endoszimbiózisra jó példák a növényi gyökerekben élő nitrogén-kötő baktériumok, vagy a termeszek gyomrában élő cellulóz bontó baktériumok és eukarióta egysejtűek.

Utóbbiak közé tartozik a Mixotrichia paradoxa is, amely valószínűleg az endoszimbiózis címlapfaja kellene legyen, hiszen ő maga is számos baktérium otthonaként szolgál. Például energiaellátását nem mitokondriumok biztosítják, hanem gömbalakú baktériumok. És persze ezzel el is jutottunk az endoszimbiózis két leghíresebb példájához: az eukarióta sejtek mitokondriumához, illetve a növények és fotoszintetizáló algák kloroplasztisaihoz. Ezek (valószínűleg) bíbor nem-kén baktériumokból, ill. cianobaktériumokból eredeztethetőek, amelyek (szinte) tökéletesen "összecsiszolódtak" gazdaszervezetükkel.

Ezekben az esetekben az obligát endoszimbiózis eljutott egy olyan pontra, ahol a két szervezet annyira "egy test, egy lélekké" vált, hogy gyakorlatilag az is mindeggyé vált, hogy hol örökítődik tovább az endoszimbionta organellum DNS-e: saját genomjában, vagy a sejtmagban. Ennek megfelelően, bár pl. egy plasztis apró genomján levő összes génnek megvan a cianobaktérium-specifikus párja, visszafele ez már egyáltalán nem igaz. És nemcsak azért mert a sejt belseje olyan kiszámítható környezet, ahol néhány korábban fontos gén feleslegessé válik (így degradálódhat). Van számos olyan gén, ami nélkül ezek a kis organellumok működésképtelenek lennének: ezeket már a sejtmagban rejlő kromoszómákon találjuk. Az általuk kódolt fehérjék is a sejt citoplazmájában készülnek, és csak egy különleges transzport folyamat révén kerülnek a plasztisba.

A növények evolúciós sikeressége is bizonyítja, hogy ez a cirka egy milliárd éve működő kapcsolat mennyire hasznos. Persze, egy olyan rendszernek, ami nagy hatékonysággal képes pusztán fényből és széndioxidból energiát előállítani, mindenki örülne. Lenyúlni mégsem triviális, hiszen mint említettem, a plasztis önmagában nem életképes. Nem is ismerünk túl sok olyan esetet, hogy egy eukarióta szervezet egy másik faj plasztisát nyúlná le. Amilyen példákat mégis fellelhetünk a nagykönyvekben, azok főleg az ún. másodlagos, vagy "komplex" algák közé tartoznak (pl. Euglenid fajok), ahol az történt, hogy egy már fotoszintetizáló algát "nyelt el" egy másik egysejtű, majd a két sejtmag fuzionált, így maradtak fenn a plasztis számára nélkülözhetetlen gének is a létrejövő új fajban.

Arra azonban eddig csak egyetlen példa akadt, hogy egy többsejtű állat sikeresen tudta volna lenyúlni és saját hasznára fordítani egy alga palsztisait. A szóbanforgó állat egy Elysia chlorotica nevű tengeri csigafaj, amely fiatalkorában egy heterokont algafaj, a Vaucheria litorea telepein táplálkozik, de az elfogyasztott sejtek plasztisait nem emészti meg, hanem a folyamatosan növekvő bélcsatornájának kitüremkedéseit borító sejtekben tárolja. Már az is furcsa (és még nem tisztázott), hogy egyáltalán miként kerüli el, a plasztisok megemésztését, de a legérdekesebb a dologban, hogy a plasztisok a csiga teljes életén keresztül (durván 10 hónap) működőképesek maradnak, és energiát termelnek.

Ez a fent említettek miatt nem triviális, hiszen a műdködésükhöz számos olyan génre van elvileg szükségük, amelyek az alga sejtmagjában vannak kódolva, ez viszont elemésztődik a csiga bélrendszerében. Mint arra a npokban fény derült, a helyzet az, hogy a szóbanforgó gének a csiga sejtmagjában is megtalálhatóak! És nem csak a párhuzamos evolúció furcsa mókájaként, valamilyen hasonló gének, hanem konkrétan a Vaucheria génjei - ez a fajok közötti, ún. horizontális gén-transzfer (HGT) egyik legbizarabb példája.

Hogy ez miként történhetett meg, arról most csak homályos ötletelés folyhat. Semmiképpen nem annyira egyszerű a dolog, hogy a csiga bélsejtjei és az algasejtek, a "komplex" algák mintájára fuzionálnak, így helyben biztosítva marad a plasztis ellátása, hiszen a szóbanforgó algagének a csiga összes sejtjében fellelhetőek. Vagyis valahol valamikor, szvsz. nagy valószínűséggel egy vírus közreműködésével, egy még nem "fotoszintetizáló" Elysia faj beleiből, egy darab emésztetlen alga DNS átkerült a közeli ivarsejtekbe és integrálódott azok kromoszómáiba. Ha majd jobban megismerjük az Elyisa genom rejtelmeit, akkor remélhetőleg erre a "mikéntre" is fény derül.