Найдено животное, способное к фотосинтезу
В воскресенье я позвонил профессору Мэри Рамфо-Кеннеди из Университета штата Мэн (Mary E. Rumpho-Kennedy, PhD, Professor of Biochemistry, University of Maine). Я ей сразу сказал: «Ну все, Вы придумали. как разрулить мировой кризис еды. Люди вырастят себе большие зеленые лопухи на темени и будут фотосинтезировать». Я вообще чужд такой журналистской жеребятины, но новость действительно ошеломляющая и наводит ровно на эти мысли.
У берегов Ново-Скотии водится такой ужасно красивый морской слизняк, Элизия (см. фото выше). Еще в XIX веке заметили, что она не просто прикидывается листочком. Ее ткани, как и ткани водоросли, которую она ест, и впрямь содержат хлоропласты.
Вы помните, чем отличаются животные от растений? Растения способны к фотосинтезу, у них в клетках есть хлоропласты, которые делают зелеными наши леса. Пользуясь бесплатным солнечным светом, бесплатным углекислым газом и бесплатной водой, эти волшебные машинки создают богатую энергией живую материю. Вот они какие:
А животные ничего этого не могут, поэтому они должны есть растения (или друг друга) и так получать энергию. Вся живая материя и энергия на планете происходит от фотосинтеза: и листья салата, и мясо теленка, и бензин в вашем бензобаке, и даже свет вашей лампочки (если электростанцию топят углем).
Но когда мы едим петрушку, мы не зеленеем от этого, потому что хлоропласты разрушаются в кишечнике. Элизия тоже получает хлоропласты с пищей – трескает водоросли, но она как-то приспособилась их не разрушать, а накапливать в тканях. При этом слизняк такой плоский и прозрачный, что хлоропласты продолжают работать и дают сахар этому животному. Наевшись хлоропластов, слизняк может «фотосинтезировать» 9 месяцев и жить без пищи. Потом хлоропласты все-таки портятся, и надо съесть новые.
И вот здесь кроется великая тайна, которую смогли разгадать только на прошлой неделе. Дело в том, что такие симбиозы животных и растений хорошо известны. Я недавно писал про моллюсков, которые разводят целый огород из ярко-синих водорослей у себя на мантии:
Но в этих случаях речь идет именно об огороде – то есть симбиозе двух организмов. В случае с Элизией хлоропласты – это не симбионты, а украденные органы. Их даже так и называют – «клептопласты». Как они работают по 9 месяцев в чужом организме? Вот у растений в клетках есть около 2000 генов, которые необходимы, чтобы хлоропласты работали. У животных их нет – и как же?
Оказывается, у Элизии такие гены есть. Команда Мэри Рамфо-Кеннеди нашла в геноме у Элизии один ген, причастный к фотосинтезу – скорее всего, найдут и еще, когда сделают полный геном, это в наше время легко. Но как этот ген попал в ДНК слизняка – от растения? Тут Мэри напомнила мне, что вообще такие примеры горизонтального переноса генов встречаются. Считается, что и в наших генах много обрывков ДНК вирусов, которыми мы раньше болели.
«Надо сказать – и в этом главная ирония ситуации, – что и сами хлоропласты когда-то были свободно живущими бактериями. Предки растений, одноклеточные существа, питались ими. В какой-то момент между едоками и пищей возник симбиоз, хлоропласты стали жить в растительных клетках и потом передали часть своих генов в ядро этих клеток – путем все того же горизонтального переноса. В случае с Элизией повторяется та же древняя история, – сказала мне Мэри Рамфо-Кеннеди.
А что если мы научимся внедрять такие гены скоту? Коровы с зелеными ушами, которых не надо кормить? (Я настаиваю на ушах, т.к. листик должен быть плоским, чтобы проходил свет; ушей должно быть много, и они должны быть большими, окей?) А если нам самим внедрить такие гены, нам не будет нужна еда?
Мэри, естественно, обломала меня по всем пунктам. Не буду подробно перечислять ее доводы – суть в том, что надо перенести все 2000 генов, а это непросто. Но на самом деле эта проблема кажется уже количественной – на качественном уровне можно считать доказанным, что гены растений могут работать в животном организме. И это потрясает.