Червь, который живёт благодаря фотосинтезу

Удивительная особенность червя жить за счёт фотосинтеза. Червь народное название которого — «червь Роскофф» или «мятно-соусный червь» (Roscoff / Symsagittifera roscoffensis) — представляет собой морского плоского червя, принадлежащего к типу Xenacoelomorpha.

Особенностью этого морского животного является получение большей части своих питательных веществ через фотосинтез. Эта удивительная способность обусловлена ​​симбиозом между животным и микроводорослью, которая расположена непосредственно под его эпидермисом (наружным слоем кожи).

Происхождение и природа зелёного цвета, которой обладает этот червь, изначально вызывало любопытство зоологов. Но суть оказалась в партнерстве между животным и растением (зелёными микроводорослями Tetraselmis convolutae), обитающими под его эпидермисом. Именно фотосинтетическая активность микроводорослей обеспечивает червям необходимые питательные вещества. Это партнерство называется фотосимбиозом: «фото» — «свет» ; «симбиоз» — «с кем живёшь».

Фотосинтезирующие морские животные живут в колониях (до нескольких миллионов особей) в зоне приливов.

Когда подростки червей Roscoff вылупляются, они прозрачны и пусты, а потому быстро и активно начинают искать свои драгоценные водоросли; под страхом смерти, чтобы не умереть от голода в последующие дни. Очевидно, водоросль после проглатывания переходит из пищеварительного тракта в эпидермис животного, поэтому они очень скоро становятся зелёными и фотосинтезирующими.

В середине жаркого светлого дня черви Роскоффа, полные морских водорослей, тратят своё время на то, чтобы погреться на солнышке и тем самым получить питание для кормления. Червь Роскоффа обширный предмет для исследования — «метаорганизм», состоящий из нескольких разных живых существ. Ещё вам нужно знать слово «holobionte» и понятие «гологеном» — кумулированные геномы всех видов, населяющих голобионты. А если бы человек и его микробиом могли быть голобионтами?

Эта концепция противоречит теории индивидуальной генетической эволюции и концепции редукционизма (тезис о «эгоистическом гене»), но совсем не противоречит теории дарвинизма.

В принципе, в организме человека живёт большое количество разных микроорганизмов, особенно в нашем кишечнике; и они не живут в природе самостоятельно, находясь вне кишечника. Это полезные микроорганизмы (речь не идёт о патогенной флоре), без них мы умрём (есть процессы в нашем организме, которые быстро восстанавливают флору). Они без нас тоже умрут (так что у нас и у них нет выбора) — это симбиоз.

Или вот рассмотрим другой интересный случай: «белые кровяные клетки» (лейкоциты) — они хорошо продуцируются нашим организмом, но имеют очень независимую жизнь, если высвобождаются из нашего организма.

Голобионты, как и многие другие симбиозы, это интересный пример крайности. В конце концов, эта система позволяет водорослям и червям жить, размножаться и распространять свои гены. Червям больше не нужно искать пищу, а водоросли в их теле обретают защиту и подвижность. Локально распространилось это избирательное преимущество. Понятие коэволюции (то есть, совместной эволюции биологических видов, взаимодействующих в экосистеме) также довольно распространённое в природе явление.

Плоский червь Roscoff / Symsagittifera roscoffensis берёт своё название от города Роскофф (город в регионе Бретань, Франция), но не является эндемичным. Его географическое распространение тянется вдоль атлантического побережья Европы, начиная от Уэлса и Северной Бретани до юга Португалии.

В 1879 году на станции Biologique de Roscoff, основанной Анри де Ляказом-Дютье , британский биолог Патрик Геддес задался вопросом о природе и происхождении зелёного соединения местной акоэлы, которую он назвал Convoluta schultzii. Он кратко описал её «хлорофиллсодержащие клетки».

В 1886 году французский биолог Ив Делаж, директор Station Biologique de Roscoff, опубликовал подробное гистологическое  описание нервной системы и органов чувств  Roscoff acoela. Делаж также интересовался природой зоохлореллы (то есть микроводорослей): «являются ли они настоящими водорослями? откуда они берутся? какие симбиотические отношения объединяют их с комменсалом?»

В 1891 году Людвиг фон Графф, немецкий зоолог из Университета Граца провёл таксономическую переоценку акоелы Роскоффа: «… исследования, проведённые в Роскоффе и на побережье Адриатического моря, показали мне, что зелёная конволюция Адриатики (Convoluta schultzii) …  отличается от зелёной конволюты Роскоффа. Для первого я сохранил старое название Convoluta schultzii, а вторую я назову Convoluta roscoffensis. Хотя они, несомненно,  …  представляют, в своём текущем состоянии адаптацию специфической ткани червя, предназначенной для ассимиляции».

Спустя столетие после формального описания, в 1991 году,   методам молекулярной биологии и появившимся инструментам биоинформатики, филогения акоэлы была пересмотрена: зелёная Convoluta of Roscoff, Convoluta roscoffensis стала Symsagittifera roscoffensis, «червём Roscoff».

Биотоп и этология
Symsagittifera roscoffensis обитает в зоне приливного уравновешивания, преимущественно в песчаном субстрате, бедном органическим веществом. Накопление последнего создаёт пониженные, гипоксические или аноксические условия, которые способствуют развитию анаэробных бактерий, высвобождающих соединения, такие как сероводород (H 2 S), несовместимые с потребностями червя в кислороде.

Циркатидальные ритмы (динамическое чередование приливов и отливов) влияют на поведение этих животных, которые мигрируют вертикально при каждом отливе: при подъёме приливов колонии погружаются в песок, они поднимаются на поверхность в начале отлива и становятся видимыми в промежуточной морской воде. Размер частиц песка является важным фактором, поскольку он определяет лёгкость вертикального восхождения червей. Последние всегда остаются в контакте с морской водой, когда внутренние потоки высыхают во время отлива, а также защищены (погружены в песок) во время прилива от рассеивающего воздействия волн.

Колонии расположены в верхней части береговой полосы, которая является наименее долговременно покрытым слоем воды во время приливного цикла. Поэтому в этом месте колонии S. roscoffensis теоретически подвергаются наибольшему воздействию света, чтобы максимизировать фотосинтетическую активность партнёров из микроводорослей. Свет является важным биотическим фактором, поскольку фотосинтетическая активность водорослей является единственным вкладом в поставке питательных веществ для животных.

Эта фотосимбиотическая система «S.roscoffensis / T. convolutae» позволяет оценить влияние изменения климата на  кораллы. Обесцвечивание кораллов, которое происходит в основном из-за повышения температуры океана, но усугубляется подкислением, приводит к диссоциации партнерства водорослей и животных, и приводит к изгнанию водорослей. Хотя это может быть обратимо, обесцвечивание является прямой иллюстрацией изменения окружающей среды, которое всё больше угрожает коралловым рифам и многим связанным с ними видам морской фауны.