Kaliforniya Universiteti – Berkli tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

---

Simbiotik yosunlar tərəfindən bənövşəyi-qəhvəyi rəngə boyanmış rif qurucu növü olan Galaxea fascicularis-in mərcan polipləri və flüoresan yaşıl zülal ilə rənglənmiş parlaq yaşıl çadırları. Çadırlar həm keçən qidanı tutur, həm də mərcanı yırtıcılardan və digər mərcanlardan qoruyur. Müəllif: UC Berkeley üçün Brandon Sanchez Mejia

Tropiklərə səpələnmiş riflər yalnız yosunların mərcan hüceyrələrində tam məskunlaşmasından, mərcanları bol qida ilə təmin etməsindən və geniş dayaz su icmaları qurmalarından sonra yaranmışdır. Lakin okeanların istiləşməsi ilə yosunlar tez-tez mərcanları tərk edir və bu da ağarma adlanan bir hala səbəb olur və bir vaxtlar həyatla dolu olan rifləri xəyalət şəhərlərinə çevirir.

Kaliforniya Universitetinin Berkli şəhərindəki tədqiqat qrupu mərcan biologiyasında əsas bir suala cavab tapıb: Yosunlar mərcan hüceyrələrinin içərisində necə inkişaf edə bilir? Bu tapıntı yosunların və mərcanın simbiotik şəkildə inkişaf etməməsinin səbəbləri ilə bağlı yeni fikirlərə gətirib çıxara bilər və bu əlaqəni bərpa etmək və dünya riflərini xilas etmək yollarını təklif edə bilər.

Nəticələr, mərcanlar üçün ən müasir duzlu su körpələr evi tikmiş Berkli Universitetinin molekulyar və hüceyrə biologiyası üzrə dosenti Filip Klevsin laboratoriyasında aparılan təcrübələrdən irəli gəlir.

Avstraliyanın Böyük Sədd Rifində mərcanlar ildə bir dəfə kürü tökür , oktyabr və ya noyabr aylarında, dolunay ətrafında bir gecədə böyük buludlarda yumurta və sperma buraxır. Bu, yosunlar və mərcanlar arasındakı simbiotik əlaqəni və onların istilik stresinə reaksiyasını anlamaq üçün genetik tədqiqatlar aparmağı çətinləşdirir.

Klevz və onun komandası öz körpələr evində il ərzində kürü tökmək üçün müxtəlif mərcan qrupları yetişdirə biliblər və bu da tədqiqatçılara hər neçə aydan bir genetik təcrübələr aparmaq imkanı verib.

Tədqiqatçılar, laboratoriyada yetişdirilən bu mərcanların və əlaqəli anemonların genetik manipulyasiyalarına əsaslanaraq, yosunları hüceyrələrinə daxil edən mərcanların çoxdan yosunları hüceyrələrinin içərisindəki simbiosom adlanan xüsusi bölmələrə hopdurduğu fərziyyəsini şübhə altına alırlar.

Simbiosomlar hüceyrənin güc mərkəzləri olan mitoxondrilərə və bitkilərdə fotosintetik mexanizmi özündə cəmləşdirən xloroplastlara bənzəyir. Hər ikisinin çoxdan hüceyrələrə daxil edilmiş və hazırda bütün heyvanlarda, bitkilərdə və göbələklərdə vacib hüceyrə komponentləri olan müstəqil orqanizmlər olduğu düşünülür.

Klevz bunun əvəzinə, yosunların normal olaraq qidanı və işğalçı orqanizmləri həzm edən hüceyrə orqanoidləri olan lizosom növünün içərisində zərərsiz yaşamağın yolunu taparaq mərcanlarda parazitlik etdiyini iddia edir. Bunu edərkən yosunlar ev sahibi hüceyrədən karbonu necə udmağı və mərcanı qidalandırmaq üçün fotosintez məhsullarını – əsasən qlükozanı – necə buraxmağı öyrəndilər. Bu, həm yosunlar, həm də simbiotik yosunları saxlayan digər heyvanlar üçün qarşılıqlı faydalıdır.

Cell jurnalında dərc olunmuş bir məqalədə Klevz və həmkarları simbiosomların lizosomlarla birləşərək əmələ gəldiyi və yosunların lizosomdakı aktiv həzm fermentlərinə müqavimət göstərmək üçün təkamül keçirdiyi fikrini dəstəkləyən təcrübələr barədə məlumat verirlər.

“Parazitlər əsasən hüceyrələri istədiklərini etmək üçün aldadırlar. Məncə, burada da məhz bu baş verir”, – Klevz dedi. “Yosunlar hüceyrələrin qida mərkəzlərini ələ keçirir və karbonu bərkidə və fotosintezdən qlükoza yarada bildikləri üçün heç vaxt həzm olunmayan qida kimi davranırlar. Mən bunu əbədi bir maneə kimi düşünürəm.”

O qeyd etdi ki, sahibini istismar edən parazitlə sahibi ilə qarşılıqlı yaşayan simbiont arasında fərq həmişə aydın olmur. Mərcan-yosun əlaqəsi hüceyrə orqanelində parazitlik etməyi əhatə edən yeni bir simbioz növü ola bilər.

“Bu, mərcanlar üçün, yosunlar üçün yaxşıdır, ona görə də simbiozdur”, – deyə o bildirib. “Amma düşünürəm ki, bu, əsasən bütün hüceyrəni yenidən təyin edir və həmin qida mərkəzini ələ keçirir.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Promiscuous yosunlar

Berklidən doktoranturadan sonrakı tədqiqatçı Şumpei Maruyamanın və Baltimordakı Carnegie Science-dən doktorant Ketrin Hendersonun rəhbərlik etdiyi genetik təcrübələrdə Klivz və həmkarları yosunların yaşadığı simbiosomda yerləşən ən azı 200 zülal müəyyən etdilər.Kaliforniya Universitetinin Berkli şəhərindəki duzlu su akvariumunda böyüyən Galaxea fascicularis növündən olan mərcanlar. Tay Engelke tərəfindən saxlanılan daha kiçik mərcan əsirlikdə doğulub böyüyüb. Müəllif: Kaliforniya Universitetinin Berkli şəhərindən Brandon Sanchez Mejia

Zülallardan biri simbiosomda karbon qazına çevrilən bikarbonatı daşıyır və bu da yosunların mərcan mədəsinin içərisindəki bir hüceyrənin içərisində təcrid olunmasına baxmayaraq, günəş işığını şəkərə çevirmək üçün lazım olan karbon qazını necə əldə etdiyini izah edə bilər.

Maruyama dedi: “Mərcan Galaxea fascicularis-də CRISPR nokautu etməklə, bu bikarbonat daşıyıcısının simbioz üçün tələb olunduğunu göstərdik”.

Klevz hazırda istilik stressinin bu mehriban həyat mühitini necə pozduğunu və mərcanların yosunlarını itirməsinə səbəb olduğunu müəyyən etmək ümidi ilə digər simbiosomal zülalların oynadığı rolu araşdırır. O, həmçinin bu zülalların simbiosom daxilindəki yosunlarla mərcan hüceyrəsi arasındakı ünsiyyətdə necə iştirak etdiyini araşdırır.

“Ümumi tədqiqat məqsədimiz simbiozu və mərcanların niyə ağardığının genetik mexanizmlərini anlamaqdır”, – deyə o bildirib.

“İndi simbiosomun əslində bir növ faqolizosom olduğunu göstəririk ki, bu da dərin məna daşıyır. Düşünürük ki, faqolizosomun bu şəkildə ələ keçirilməsi bizə bu yosunların mərcan, anemon, meduza, molyusklar və hətta yastı qurdlarla yeni simbiozların necə bu qədər qeyri-mütənasib şəkildə inkişaf etdiyini göstərir.”

Mərcan uşaq bağçası

Berklidəki Koşland Zalının zirzəmisində Klevz laboratoriya müdiri Natali Svinho ilə birlikdə son boruya qədər dizayn etdikləri unikal mərcan uşaq bağçasını qürurla nümayiş etdirdi.

Klivz kampusa gələn yanvar ayından bəri onlayn rejimdə olan bu laboratoriya, şəhər içməli suyunu təmizləyən osmotik filtrlərdən ibarətdir və sonra Qırmızı dənizdən buxarlanmış duzla üç böyük çəlləkdə qarışdırılır. Bu bərpa olunmuş dəniz suyu daha sonra Sakit Okeandan gələn rif qurucu növ olan mərcan – Galaxea fascicularis – parlaq işıqlandırılmış qablara və kiçik anemonlar olan Aiptasia-nın yaşadığı daha kiçik hövzələrə axıdılır. Laboratoriya kampusda kranla dəniz suyu olan yeganə laboratoriyadır.

Karnegi Elm Universitetində son beş il ərzində aparılan təcrübələrdən sonra Klevz laboratoriyasında mərcan populyasiyalarının il ərzində kürü tökməsi üçün bir texnikanı təkmilləşdirdi. Onlar doğma riflərində ildə yalnız bir dəfə kürü tökdükləri üçün əvvəlcə mərcan üzərində ildə bir dəfə genetik təcrübələr aparmaq üçün Avstraliyaya getməli oldu.

Digər tədqiqatçılar laboratoriyada mərcan yetişdirməyi öyrəndikdən sonra Klevz öz laboratoriya körpələr evi qurmağa qərar verdi. Təcrübələr apararaq o, işıq dövrünü və temperaturu yavaş-yavaş dəyişdirməklə mərcanların illik yumurtlama dövrünü dəyişdirə biləcəyini kəşf etdi.Kaliforniya Universitetinin Berkli şəhərində molekulyar və hüceyrə biologiyası üzrə dosent Filip Klevz mərcan kürütökmə akvariumlarından bəzilərinin yanında. Müəllif: Kaliforniya Universiteti Berkli üçün Brandon Sançez Mejia.

İki illik müddət ərzində mərcanlar bu reaktiv gecikməyə tamamilə uyğunlaşırlar. Onun Berkeley laboratoriyasında artıq ardıcıl olaraq kürü tökməli olan altı fərqli mərcan çəni var və bu da hər il mərcan yumurtaları üzərində genetik təcrübələr aparmaq üçün altı fürsət yaradır.

“Buradakı ən böyük irəliləyişimiz heyvanların kürü törətmə texnologiyasını onları genetik cəhətdən dəyişdirmək qabiliyyətimizlə birləşdirməyimizdir”, – deyə o bildirib.

“Bu, həqiqətən də bizə ilk dəfə gen funksiyasını, mərcan-yosun simbiozunu, ağartmanı və istiliyə dözümlülüyü öyrənməyə imkan verir. Biz müxtəlif genetik alətlər hazırlamışıq: CRISPR edə bilərik, plazmid transgenezini edə bilərik, RNAi-nin sındırılmasını edə bilərik. Bu məqalədə ilk dəfə olaraq bu yeni texnologiyalarla edilə biləcək güclü anlayışları nümayiş etdiririk.”

Hər neçə aydan bir kürü tökmə onun laboratoriya mərcanları üzərində ideyalarını sınaqdan keçirməsinə imkan verəcək qədər tez-tez baş versə də, Klevsin gündəlik təcrübə modeli hər həftə kürü tökən və bir çox knidarianlar (meduza, mərcan və anemonlardan ibarət qrup) kimi yosunları da ələ keçirən Aiptaziyadır.

Membran ticarəti

Tədqiqatçılar əvvəlcə Aiptaziyadakı simbiosom membranını təcrid etdilər və içindəki zülalların sayını və növlərini müəyyən etdilər. Onlar təxminən 200 zülalın olduğunu və onların bir çoxunun anemonun lizosomunda da olduğunu aşkar etdilər.

Klevz və həmkarları RNT müdaxiləsindən (RNTi) istifadə edərək bu zülalların bəzilərini məhv edərək göstərdilər ki, simbiosomdakı lizosomal zülalların çoxu yosunların bu orqanoidlərin içərisində yaşaması üçün lazımdır. Bunların arasında molekulları simbiosomun içinə və xaricinə daşıyan və digər zülalları parçalayan zülallar da var.

Klevz dedi: “Heyvan və yosunların ünsiyyət qurma yolu olduğunu düşündüyümüz bir neçə vezikül daşıma zülalı var, çünki onlar simbiosomda və xaricində yük daşıyaraq yosunlara maddələr gətirirlər”.

“Lipidlərdən ammonyuma, neyrotransmitterlərə, histidinə və bikarbonata qədər hər şeyi daşıyacağı proqnozlaşdırılan çoxlu sayda daşıyıcı tapdıq. Ən paradoksal məqam isə çoxlu sayda lizosomal proteaz aşkar etməyimiz idi – bu zülallar adətən (mərcan) hüceyrəni qidalandırmaq üçün qidanı təmizləmək üçün lizosomun tərkibini yeyir.”

İki aparıcı müəllif sonradan CRISPR-dən mərcandakı bikarbonat daşıyıcısını mutasiya etmək üçün istifadə etdi və bunun yosun simbiozuna müdaxilə etdiyini və mərcan yosunlarının karbonla təmin edilməsində əhəmiyyətini nümayiş etdirdiyini aşkar etdi.

Klevsə görə, bir qrup yosunların – hazırda tək bir simbiont ailəsinə, Symbiodiniaceae-yə qruplaşdırılmış dinoflagellatlar qrupunun – hüceyrələrin mədəsində yaşamaq qabiliyyəti, onların geniş dəniz canlılarını kolonizasiya etməkdəki uğurlarını izah edir. Lizosomlar bütün heyvanlarda tapılan və təkamül yolu ilə qorunan hüceyrə bölmələri olduğundan, simbiont yeni simbiozlar inkişaf etdirmək üçün bir çox sahibdə bu bölmələri ələ keçirə bilməlidir.

“Əgər yeni bir simbioz inkişaf etdirmək lizosomal həzmə müqavimət göstərmək qədər sadədirsə, yosunların digər orqanizmlərdə lizosomların içərisində qalmasını təmin edə bilməliyik, çünki mexanizmin çox hissəsi qorunub saxlanılır”, – deyə o bildirib.

Bu iş mərcanların və yosunların yaxşı vaxtlarda necə birlikdə işlədiyinə işıq salsa da, bioloqlara mərcanların ağardılması haqqında da bir şey deyə bilər.

“Simbiosomal zülalların disfunksiyasının simbiozun parçalanması ilə əlaqəli ola biləcəyini düşünürük, ona görə də indi ağartma zamanı bu orqanoidin necə dəyişdiyini anlamağa çalışmaq üçün proteomun istilik stressi zamanı necə dəyişdiyini təhlil edirik”, – deyə Klevz bildirib.

Nəşr detalları

Lizosomal mexanizmin birgə seçimi mərcan riflərini dəstəkləyən hüceyrədaxili fotosimbiozun təkamülünü formalaşdırır, Cell (2026). DOI: 10.1016/j.cell.2026.06.015 . www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00701-4

Jurnal məlumatı: Mobil 

Əsas anlayışlar

simbiozdinoflagellatlarrif ekosistemləriMərcan AğartmaHüceyrə quruluşu, fiziologiyası və dinamikasıHüceyrəaltı strukturlar

Kaliforniya Universiteti – Berkli tərəfindən təmin edilir