Salamander med solkraft

En salamander lever i symbiose med en alge som driver fotosyntese i cellene dens. Dette er første eksempel på fotosyntese inne i et virveldyr.

Publisert
"Salamandereggene får et grønnlig skjær på grunn av algen og den fotosyntese. Men algen lever ikke ved, men inni eggene. (Foot: Renn Tumlison)"
"Salamandereggene får et grønnlig skjær på grunn av algen og den fotosyntese. Men algen lever ikke ved, men inni eggene. (Foot: Renn Tumlison)"

Forskerne har lenge visst at salamanderen, av typen Ambystoma maculatum, og algen lever i symbiose med hverandre.

Salamanderen legger sine egg i vannet, der den encellede algen nyter godt av avfallsstoffene fra embryoet, som blant annet inneholder næringsrikt nitrogen.

Egget drar til gjengjeld nytte av at algens fotosyntese tilfører ekstra oksygen til vannet det utvikler seg i.

Til nå har forskerne trodd dette samarbeidet foregikk ved at egget og algen oppholdt seg i nærheten av hverandre i vannet.

Forholdet er imidlertid langt tettere enn som så:

Det ser nemlig ut til at algen lever inne i cellene til salamanderen – og at den direkte produserer oksygen og karbohydrater gjennom fotosyntesen. Disse stoffene benytter salamandercellen seg så av i sin egen energiproduksjon.

Fotosyntesen fremskynder veksten

Studien ble presentert på den 9. internasjonale kongressen om virveldyrsmorfologi (International Congress on Vertebrate Morphology) i Punta del Este i Uruguay.

Ryan Kerney ved Dalhousie University i Halifax, Canada, som har gjort denne studien, forteller til Nature at han, ved å ta ett bilde over lang tid med optisk mikroskop, oppdaget at noen celler i salamanderembryoet var fluorescerende. Fluorescens, en form for lysstråling, er en vanlig indikasjon på at noe inneholder klorofyll.

"Salamanderen har brukt sine omgivelser til å øke sin egen overlevelsesevne"
"Salamanderen har brukt sine omgivelser til å øke sin egen overlevelsesevne"

En nærmere kikk på cellen gjennom transmisjon-elektronmikroskopi (TEM) viste at celler som inneholdt algen, ved navn Oophila amblystomatis, også hadde flere mitokondrier i umiddelbar nærhet av algen.

Mitokondriene er cellens kraftstatsjon, som gjør oksygen og karbohydrater om til ATP, et molekyl som cellen bruker til å lagre energi.

At mitokondriene samler seg rundt algen kan derfor indikere at de drar nytte av fotosyntesen for å gjennomføre sin egen prosess, og dermed hjelpe embryoets vekst.

Stort forskningsfelt åpner for overraskende resultater

– Dette er nok et interessant eksempel på det Richard Dawkins snakket om i sin bok The Extended Phenotype, sier Nils Christian Stenseth, professor og leder for Centre for Ecological and Evolutionary Synthesis (CEES) ved UiO.

– Organismer bruker omgivelsene rundt seg for å øke sin egen overlevelsesevne, og en mutasjon som styrker denne bruken av miljøet vil favoriseres hver gang.

For bare noen få uker siden presenterte en annen amerikansk biolog et lignende resultat, der fluen Drosophila neotestacea og bakterien Spiroplasma lever i et symbiotisk forhold som er tettere enn det vi er vant til å se. Og dette er bare starten, tror Stenseth:

"Nils Christian Stenseth. (Foto: CEES/UiO)"
"Nils Christian Stenseth. (Foto: CEES/UiO)"

– Forskningsmulighetene innen morderne biologi er meget store for tiden, med den darwinistiske plattformen som et klart teoretisk utgangspunkt for å stille spørsmål. 

– Dermed kan man gjøre mange flere oppdagelser nå enn tidligere.

Smetter inn bakdøra

Det er fortsatt svært mye som er ukjent i forholdet mellom algen og salamanderen – for eksempel vet man ikke hvordan algen kommer seg inn i salamanderen. Kerney presenterte to teorier på kongressen.

Akkurat idet embryoet begynner å utvikle et nervesystem, skjer det en stor utskilling av avfallsstoffer fra embryoet, som tiltrekker seg algene som lever av det.

Og om det er en vei ut av embryoet, er det også muligens en vei inn. Den første teorien er dermed at algen smetter inn akkurat i det avfallsstoffene renner ut, og siden blir en del av cellene som deler seg etter hvert som embryoet utviker seg.

Det andre alternativet er at algen er på plass enda tidligere.

Kerney fant nemlig også alger i den voksne salamanderhunnens eggleder – som er stedet der den geleaktige sekken som omgir embryoene i vannet dannes. Det kan være en indikasjon på at algene blir overført fra mor til avkom gjennom reproduksjonen.

Et annet mysterium er hvorfor algen får lov til å leve i fred inne i salamanderen.

Virveldyr har et tilpasningsdyktig immunsystem som gjør at den angriper organismer den ikke kjenner igjen som seg selv. Dermed burde algen ha blitt støtt ut av salamanderen – men det gjør de altså ikke. I dette tilfellet har altså algen enten deaktivert salamanderens immunsystem, eller funnet en måte å omgå det på.

Men akkurat hvordan vet forskerne ennå ikke.

Vanskelig å vurdere uten publisering

"En nærmere kikk viser tydelig algene inne i salamanderembryoet. (Foto: Renn Tumlison)"
"En nærmere kikk viser tydelig algene inne i salamanderembryoet. (Foto: Renn Tumlison)"

David Wake, en biolog ved University of California, Berkley, fulgte Kerneys presentasjon, og mener oppdagelsen muligens kan forandre vår forståelse av hvordan immunsystemet fungerer:

- Jeg lurer på om algen kanskje kan komme seg inn i salamanderens kjønnsceller. Det ville i så fall utfordre antagelsen om at virveldyr alltid kvitter seg med fremmed biologisk materiale, sier han til Nature.

Fordi resultatene foreløpig ikke er publisert i noe tidsskrift, er det vanskelig for Stenseth å uttale seg om hvor solid resultatet er.

– Jeg er jo litt skeptisk når forskningsresultater ikke publiseres gjennom de vanlige kanalene, altså i fagfellevurderte tidsskrifter. En slik rapport fra en kongress, der man ikke får presentert noen detaljer, gjør det vanskelig for andre forskere å gå inn og vurdere resultatene uavhengig, sier han.

– Men David Wake er en svært anerkjent fagmann på dette området, så det at han stiller seg positiv til resultatet er et kvalitetstegn i seg selv.

Kilde:

Nature News: A solar salamander

Les mer:

Wikipedia: The Extended Phenotype (på engelsk)