Dienstag, 13. Juli 2010

Das einzige Tier, das Photosynthese betreibt

... oder die Geschichte, wie ich an meinen Nicknamen „kleptoplast“ gekommen bin.

Photosynthese, das Umwandeln von Lichtenergie in chemische Energie (z.B. Zucker), ist eigentlich Pflanzen und einigen Bakterien vorbehalten. Wenn wir als Menschen Photosynthese betreiben könnten, wäre das ziemlich praktisch, denn dann könnten wir einen Teil unseres Energiebedarfs decken, indem wir uns einfach in die Sonne stellen. Es gibt doch aber kein Tier, das das kann, oder?

Eine Ausnahme scheinen die grünen Meeresschnecken der Gattung Elysia zu sein, die an der Ostküste Nordamerikas leben.

Lebendes Blatt: Elysia chlorotica (Bildquelle)

Die grüne Farbe der Schnecke dient nämlich nicht nur zur Tarnung gegen Fressfeinde! Sie stammt von intakten Chloroplasten (Zellorganellen, die eigentlich in Pflanzen Ort der Photosynthese sind), die in die Zellen des Verdauungstraktes der Schnecke eingebettet sind. Die Chloroplasten haben die Schnecken jedoch von Grünalgen (Vaucheria litorea) „gestohlen“, welche von den Tieren angefressen und ausgesaugt werden. Alle Zellbestandteile bis auf die Chloroplasten werden bei diesem Prozess verworfen.

Die geklauten Chloroplasten (Kleptoplasten) bleiben funktionsfähig und exprimieren sogar weiterhin plastidäre Gene, während sie die Schnecke mit Kohlenhydraten versorgen. Setzt man ein Tier der Art Elysia chlorotica im Jugendstadium in ein beleuchtetes Gefäß, überlebt es bis zu neun Monate ohne Futter. Das entspricht in etwa der normalen Lebenserwartung der Schnecke.

Das ist nicht selbstverständlich. Chloroplasten selbst sind Symbionten im Inneren der Pflanzenzelle, ursprünglich müssen sie den photosynthetischen Cyanobakterien sehr ähnlich gewesen sein. Im Laufe der Evolution wurden große Teile des Chloroplasten-Erbguts in den Zellkern ausgelagert, wo sie z.B. unter einer besseren Kontrolle des Wirtes stehen. So müssen mehr als 90% der benötigten plastidären Proteine in der Wirtszelle hergestellt und in den Chloroplasten importiert werden. Bei den Chloroplasten der Grünalge Vaucheria litorea ist das nicht anders.
So hat man vor zwei Jahren festgestellt, dass die Schnecke pflanzliche Proteine herstellt und in die Kleptoplasten importiert. Es muss also ein horizontaler Gentransfer zwischen Alge und Schnecke stattgefunden haben!

Nachtrag: Auf Ed Yongs Blog ist zu lesen, dass in einer neuen Publikation von Wägele et al. diese Befunde nicht bestätigt werden konnten – wie die Chloroplasten also monatelang ohne Nachschub an reparierten Photosystemen überleben können, bleibt vorerst ein Rätsel.

Hier kann man noch mehr über die Schnecke und ihre Alge erfahren (englischsprachige Website).

Quelle

Rumpho et al. (2008): Horizontal gene transfer of the algal nuclear gene psbO to the photosynthetic sea slug Elysia chlorotica. PNAS 105(46) S. 17867-71

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