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或許有一天我們真可以自己進行光合作用!

動物能行光合作用嗎?有一種蠑螈,稱為斑點鈍口螈( Ambystoma maculatum ),在胚胎時期是可以的。斑點鈍口螈的胚胎與 Oophila amblystomatis 這種單細胞藻類共生,使牠的胚胎看起來像綠色的水晶球。 而且, Oophila 與蠑螈之間構成了一個和樂的小社會:與 Oophila 共生的細胞,將他們的粒線體安排在 Oophila 的旁邊,盡情地利用 Oophila 產生的氧氣;而蠑螈胚胎細胞呼吸作用產生的廢物,馬上就被一旁的 Oophila 拿來進行光合作用。 斑點鈍口螈。圖片來源: wiki 還有其它的動物嗎?有的。在過去,就已發現另一種可以行光合作用的動物。這種動物叫做綠葉海天牛( Elysia chlorotica )。 綠葉海天牛( Elysia chlorotica )。圖片來源: wiki 在1970年代,綠葉海天牛早就被發現可以進行光合作用了;不過,當科學家們嘗試著鑑定部分海天牛的序列時,並未找到任何來自葉綠體的基因;因此,在過去一直認為,綠葉海天牛只是將葉綠體保存在自己體內,讓葉綠體與自己的體細胞共生(稱為kleptoplasty);就像斑點鈍口螈與 Oophila 一樣。 不過,斑點鈍口螈與 Oophila 只有在胚胎時期共生,而且是整個藻類細胞與蠑螈的胚胎;而綠葉海天牛則好像讓藻類的葉綠體在自己的細胞內生存的久了點...多久呢?根據過去的觀察,這些葉綠體可以在綠葉海天牛體內活九個月,甚至連在原來的藻類( Vaucheria litorea )細胞中都沒有活那麼久。 因此,研究團隊決定要再次看看,究竟綠葉海天牛是不是單純的與藻類的葉綠體共生呢?這次,他們用了FISH(fluorescent in situ hybridization)這個技術,以螢光標記發現了:藻類的 prk 基因果然存在於綠葉海天牛的幼體與成體中! prk 基因是什麼呢?它的全名是phosphoribulokinase,負責卡爾文循環(Calvin cycle,光合作用的第二個部分)的最後一個反應: ATP + D-ribulose 5-phosphate ←→ ADP + D-ribulose 1,5-bisphosphate D-ribulose 1,5-bisphosphate是帶有兩個磷酸根的五碳糖...

與蠑螈共生的藻類:Oophila amblystomatis

Spotted salamander( Ambystoma maculatum )圖片來源: wiki 蠑螈(salamander)有很多種類,不過上面這種蠑螈(斑點鈍口螈)不一樣。 牠不一樣的地方在於牠曾經與一種單細胞的藻類共生。這種藻類的學名是 Oophila amblystomatis 。由於與藻類共生,使得斑點鈍口螈的胚胎看起來像是綠色的水晶球。 斑點鈍口螈的胚胎。圖片來源: nature news 仔細觀察後,發現 Oophila 住在蠑螈的細胞裡面,而不是細胞外面。這在脊椎動物裡面還是第一次發現,因為脊椎動物的適應性免疫系統(adaptive immune system)可以辨認不屬於他的部分,並產生免疫反應。但是,顯然 Oophila 並沒有受到斑點鈍口螈的免疫反應干擾,而且 Oophila 與蠑螈之間構成了一個和樂的小社會:與 Oophila 共生的細胞,將他們的粒線體安排在 Oophila 的旁邊,盡情地利用 Oophila 產生的氧氣;而蠑螈胚胎細胞呼吸作用產生的廢物,馬上就被一旁的 Oophila 拿來進行光合作用。 過去曾有發現珊瑚與藻類共生的例子,但是藻類與脊椎動物共生,這真的還是第一遭。也因為這樣,這種藻類被取了個綽號:salamander algae(蠑螈藻)。根據目前的資料, Oophila 不僅住在斑點鈍口螈的胚胎裡,它還有可能隨著蠑螈的生殖細胞遺傳到下一代! 參考文獻: Anna Petherick. 2010/7/30. A solar salamander-Photosynthetic algae have been found inside the cells of a vertebrate for the first time . Nature News. Ryan Kerney, Eunsoo Kim, Roger P. Hangarter, Aaron A. Heiss, Cory D. Bishop, and Brian K. Hall. 2011. Intracellular invasion of green algae in a salamander host . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 108(16):6497–6502, doi: 1...