Plastid longevity in sacoglossan sea slugs
Animal Physiology and Biochemistry
Plant Physiology
Final Report Abstract
Einige Arten von Meeresschnecken aus der Familie der Sacoglossa sind in der Lage funktionsfähige, aktive Plastiden aus ihrer Algennahrung zu isolieren und in ihre eigenen Zellen zu integrieren (Kleptoplasten). Diese „grünen“ Nacktschnecken wurden vor etwa 140 Jahren entdeckt und auch aufgrund ihres häufig blattartigen Aussehens, und ihren photosynthetisch aktiven Kleptoplasten, als „leaves that crawl" beschrieben. Es war bislang noch nicht möglich, den wahren Beitrag und den Nutzen der funktionalen Kleptoplasten innerhalb der Sacoglossa völlig zu entschlüsseln. Ziel dieses Projekts war es zu untersuchen, (a) welchen Anteil jeweils die Schnecken beziehungsweise die Kleptoplasten tragen, um die Kleptoplasten (getrennt vom Zellkern der Algen) über Monate hinweg photosynthetisch aktiv zu halten, und (b) welchen Nutzen die Schnecken aus den Kleptoplasten ziehen und ob es sich hierbei wirklich hauptsächlich um die Fixierung von CO2 dreht. Diverse Studien haben die CO2-Fixierung der Nacktschnecken bereits untersucht und es ist nun deutlich, dass bei Hungerphasen die Fähigkeit CO2 zu fixieren schnell und rapide abfällt. Wie stark die Meeresschnecken von der fortlaufenden CO2-Fixierung durch ihre Kleptoplasten wirklich profitieren bleibt unklar, aber unsere Arbeiten konnten zeigen, dass Arten wie Elysia timida, welche sich ausschließlich von Acetabularia acetabulum ernährt, oder E. viridis, welche sich von mehreren Algen ernähren kann, ihren Kohlenstoffbedarf nur bis zu maximal 1% durch photosynthetische Plastiden decken können. Des Weiteren konnten wir für die letztere Art zeigen, dass sie auch überlebt und ihren Lebenszyklus abschließen kann, wenn sie keine aktiven Plastiden einlagert und das die Einlagerung selbst abhängig ist von der (Algen)Quelle der Plastiden. Basierend auf vergleichenden RNA-Seq-Daten der beiden Schneckenarten E. conigera und E. timida konnten wir die mitochondriellen Genome assemblieren und zeigen, dass die oxidativen Phosphorylierungswege während des Hungerns in E. timida hoch reguliert sind. Dies lässt die Hypothese zu, dass die Kleptoplasten als alternativer Anbieter von Reduktionsäquivalenten agieren könnten, um das Überleben bei zellulärem Hungern zu verlängern. Ein neues Konzept, welches zukünftige Arbeiten und einen neuen Blickwinkel motiviert.
Publications
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