Водоросли, живущие внутри клеток саламандр, — первые известные эндосимбионты позвоночных

Учёные из США и Канады обнаружили, что вид водорослей, давно известный своей связью с пятнистыми саламандрами, живёт внутри клеток развивающихся эмбрионов. Результаты опубликованы на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Это первый известный пример стабильного проживания эукариотических водорослей внутри клеток позвоночного животного.

«Это открывает возможность, что существует больше симбиозов между животными и водорослями, о которых мы не знаем», — сказал биолог из Университета Индианы Роджер Хангартер. — Поскольку другие саламандры и некоторые виды лягушек имеют схожие симбиозы водорослей с икрой, возможно, некоторые из них также обладают эндосимбиозом, который мы наблюдали у пятнистой саламандры».

Исследовательскую группу возглавлял Райан Керни из Университета Далхаузи. «Мы были особенно рады обнаружить эту связь у эмбрионов пятнистой саламандры, потому что этот вид был модельным организмом для ранних исследований экспериментальной эмбриологии», — отметил Керни.

Позвоночные — это животные с позвоночником. Редкость эндосимбиоза у позвоночных связывали с их строгой иммунной системой, которая обычно уничтожает любые чужеродные клетки, проникшие внутрь.

Связь между икрой пятнистой саламандры и зелёными водорослями натуралисты впервые заметили более 100 лет назад. В 1927 году Ламберт Принц назвал вид водорослей Oophilia amblystoma («любящая яйца»). Эксперименты в 1980-х показали, что эмбрионы саламандр без водорослей развиваются медленнее, а водоросли в присутствии воды от эмбрионов растут лучше.

Несмотря на десятилетия изучения, открытие эндосимбиоза стало неожиданностью. Водоросли было трудно увидеть с помощью обычной световой микроскопии. Учёные использовали современную флуоресцентную микроскопию, так как хлорофилл водорослей сильно флуоресцирует.

С помощью флуоресцентной in situ гибридизации (FISH) и зондов к уникальной для Oophilia 18S рРНК они обнаружили, что РНК водорослей широко распространена внутри клеток эмбрионов саламандры. «В прошлом исследователи, использовавшие более простые методы, не видели водоросли внутри саламандр», — пояснил Хангартер.

Симбиоз между пятнистыми саламандрами и Oophilia является мутуалистическим — выгодным для обоих видов. Эндосимбиоз, когда один организм живёт внутри клеток другого, имеет особое эволюционное значение. Считается, что он предшествовал полной интеграции таких клеточных органелл, как митохондрии и хлоропласты.

Учёные надеются, что их работа привлечёт интерес к местной биологии и сохранению среды обитания. «Людям важно понимать, что для интересных научных открытий не обязательно ехать в экзотические места. Весенние водоёмы, где размножаются саламандры, важны для многих других организмов, но их часто уничтожают при застройке», — заключил Хангартер.