Запліднення Tridacna zooxanthellae при денному світлі

Як відомо рифівникам та акваріумістам загалом, більшість водних тварин виділяють аміак як основний азотистий продукт життєдіяльності. Рифоводам також відомо, що молюски тридакніди, як і корали, є господарями симбіотичних зооксантелл, які утилізують азот, фотосинтезують і забезпечують надлишок фотосинтату для господаря. Корали (та інші симбіотичні молюски) розміщують ці зооксантели всередині своїх клітин, тоді як тридакніди розміщують їх позаклітинно у складній мережі канальців трохи нижче поверхні зовнішньої мантії.

Однак пересічний акваріуміст може не знати, що ці зооксантелли, які є симбіонтами, не виділяють аміак. Навпаки, вони фактично поглинають екзогенний (тобто навколишній) аміак з навколишнього середовища. Крім того, відомо, що їхні симбіонти фактично обмежені в азоті: в присутності аміаку або нітратів фотосинтез зооксантел збільшується, як і швидкість росту організму-господаря.

Гігантські молюски, як і симбіотичні корали, виявляють світлопосилення кальцифікації. Вони також віддають перевагу асиміляції аміаку для симбіонтів при денному світлі, поглинаючи його вдень у 18 разів більше, ніж вночі. Місце цієї асиміляції і причина залежності від світла залишалися загадковими. Нове чудове дослідження в журналі “Коралові рифи”, опубліковане Хіонгом та іншими в Національному університеті Сінгапуру і Технічному університеті Наньяна, проливає нове світло, в переносному і буквальному сенсі, на асиміляцію аміаку симбіотичними гігантськими молюсками.

За Norton et al. 1992, медіальний та дорсальний види анатомічних структур у гігантських молюсків, зокрема тих, що пов’язані з фотосинтезом. Скорочення наступні: S – шлунок; PZT – первинна зооксантелла; AM – привідний м’яз; BOF – бисальний орган/нога; CTN – ктенідії/зябра; K – нирка; P – перикард; SM – сифонний м’яз; SZT – вторинна зооксантелла; TZT – третинна зооксантелла.

Що означає асиміляція аміаку в цих водно-безхребетних симбіозах? Асиміляція перетворює іони азоту, такі як аміак, у корисні органічні сполуки. Фермент глутамінсинтетаза каталізує перетворення глутамату та аміаку в амінокислоту глутамін. Вважається, що в коралах і анемонах зооксантелли самі виробляють і використовують водоростеву глутамінсинтетазу. Гігантські молюски унікальні: самі молюски, як господарі, повинні здійснювати асиміляцію за допомогою глутамінсинтетази.

Hiong et al. вдалося остаточно виділити джерело глутамінсинтетази у Tridacna squamosa. Вони визначили, що глутамінсинтетаза має тваринне походження, що вказує на те, що вона, як вважалося раніше, виробляється молюском-хазяїном. Далі вони виявили, що вона виробляється саме ктенідіями, або зябрами, молюска, вказуючи на ктенідії як на місце асиміляції екзогенного азоту. Вони також визначають пік активності глутамінсинтетази після 12 годин впливу світла.

Таким чином, ген глутамінсинтетази у гігантських молюсків активується світлом або є світлочутливим: при денному світлі зябра гігантських молюсків поглинають аміак і виробляють глутамін протягом усього світлового дня. Цей глутамін постачається як джерело азоту до позаклітинних зооксантелл у зовнішній мантії через гемолімфу та рідину канальців зооксантелл. Це дозволяє симбіонтам, які зазвичай мають обмежений доступ до азоту, збільшувати швидкість фотосинтезу протягом світлового дня.

Source: reefs.com