Зеленоухие элизии Elysia chlorotica представляют собой небольшие, похожие на листья деревьев существа и обитают в мелких соленых водоемах вдоль восточного побережья США. На ранних этапах жизни E. chlorotica добывают из водоросли вошерии хлоропласты – органеллы, необходимые для осуществления фотосинтеза (процесс получения органических веществ из углекислого газа и воды под воздействием света). После того, как количество хлоропластов в теле элизии станет достаточным для обеспечения ее потребностей в энергии, моллюск полностью переходит на растительный тип питания.

Захваченные элизией хлоропласты функционируют внутри ее тела в течение нескольких месяцев. До сих пор биологи не могли объяснить, как моллюскам удается поддерживать их в рабочем состоянии. У растений хлоропласты находятся под контролем их генома, однако элизии в течение жизни не подпитываются водорослями.

Elysia chlorotica (лат.) – вид небольших моллюсков, относящийся к морским брюхоногим. Это первое известное учёным животное, способное, подобно растениям, осуществлять процесс фотосинтеза. Своих хлоропластов у него нет, поэтому для осуществления фотосинтеза он использует хлоропласты морской водоросли Vaucheria litorea, которую употребляет в пищу. Геном моллюска кодирует некоторые белки, необходимые хлоропластам для фотосинтеза.

Взрослые особи Elysia chlorotica обычно имеют ярко-зелёную окраску благодаря присутствию в клетках хлоропластов водоросли Vaucheria litorea. Иногда встречаются животные красноватых или сероватых оттенков, полагают, что это зависит от количества хлорофилла в клетках. Молодые особи, которые ещё не употребляли водоросли, имеют коричневую с красными пятнами окраску из-за отсутствия хлоропластов.

Моллюски имеют большие боковые параподии, напоминающие мантию, которые могут сворачивать, окружая ими своё тело. В длину порой достигают 60 мм, но средний их размер составляет 20-30 мм.

Elysia chlorotica питается водорослями Vaucheria litorea. Он прокалывает оболочку клетки своей радулой и высасывает её содержимое. Почти всё содержимое клетки моллюск переваривает, но хлоропласты водоросли оставляет нетронутыми, ассимилируя их в собственные клетки. Накопление хлоропластов начинается сразу после метаморфоза личинки во взрослую особь, когда он переходит на питание водорослями.

Молодые моллюски имеют коричневую окраску с красными пятнами, питание водорослями окрашивает их в зелёный цвет – это вызвано постепенным распределением хлоропластов по очень разветвлённому пищеварительному тракту. Сначала молодые моллюски непрерывно питаются водорослями, но со временем хлоропласты накапливаются, позволяя животному оставаться зелёным и без употребления в пищу Vaucheria litorea. Более того, включается процесс фотосинтеза, и моллюск переходит на «растительный» образ жизни, подпитываясь солнечной энергией. Если моллюск долгое время находится в темноте, то хлоропласты погибают, и он снова переходит к гетеротрофному питанию, пополняя запасы хлоропластов.

Ассимилированные Elysia chlorotica хлоропласты осуществляют фотосинтез, что позволяет в период, когда водоросли недоступны, многие месяцы жить за счёт глюкозы, полученной в результате фотосинтеза.

Хлоропласты в клетках моллюска жизнеспособны и функционируют девять-десять месяцев. Но ДНК хлоропластов кодирует только 10% необходимых им белков. В растениях хлоропласты – внутриклеточные органеллы – многие белки получают из цитоплазмы клетки, эти белки кодируются ядерным геномом клетки растения.

Взрослые особи Elysia chlorotica являются синхронными гермафродитами – каждое половозрелое животное производит и сперматозоиды, и яйцеклетки. Самооплодотворение не распространено у этого вида, обычно происходит перекрёстное спаривание. После того, как яйцеклетки оплодотворены, моллюск склеивает их в длинные нити.

Жизненный цикл Elysia chlorotica длится 9-10 месяцев, и все взрослые особи погибают ежегодно и синхронно после откладывания яиц. Учёные установили, что этот «феномен запрограммированной смерти» обусловлен деятельностью живущего в клетках моллюска вируса.

Что интересно, элизия не только интегрирует чужие хлоропласты в свои собственные клетки. Моллюск даже способен сам продуцировать необходимые белки и хлорофилл, необходимый для работы этих растительных симбионтов. Моллюск и его любимая водоросль «срослись» весьма тесно: сравнение их ДНК показало, что как минимум 52 гена вошерии присутствует в геноме элизии. Это первый известный пример естественного горизонтального переноса генов между многоклеточными организмами, который, впрочем, в 2013 году опровергли.

Рождается элизия, естественно, без всяких хлоропластов. Бледненькие светло-серые малыши начинают неистово уничтожать водоросли, накапливая важные симбионты. Взрослый моллюск-листик настолько экипирован хлоропластами, что полагается на фотосинтез как на основной источник энергии, переходя к питанию водорослями лишь время от времени.

Кстати, форма листика тоже возникла неспроста, ведь она очень выгодна для экспонирования солнечному свету большой площади поверхности. На одной только энергии от фотосинтеза взрослая элизия может прожить до девяти месяцев. Моллюсков пробовали выращивать в темноте и заметили, что у них в отсутствие фотосинтетических процессов начинаются проблемы с накоплением хлоропластов и увеличивается смертность.

Справедливости ради отметим, что элизия – не единственное животное, использующее чужие хлоропласты. Еще этим, кроме других моллюсков, занимаются, например, кораллы, некоторые медузы и инфузории.

В последние несколько лет появились работы, авторы которых утверждали, что смогли найти у моллюсков гены водорослей, необходимые для стабилизации хлоропластов. Эти гены кодировали белки, отвечающие за синтез хлорофилла – особого пигмента, который является ключевым компонентом хлоропластов.

В новом исследовании ученые решили проверить, могут ли моллюски синтезировать хлорофилл de novo, используя "инструкции" собственных генов. Элизиям, которые не поглощали водоросли в течение как минимум пяти месяцев, дали аминокислоты, помеченные при помощи радиоактивных изотопов. Если моллюск создает молекулы хлорофилла заново, то по крайней мере часть молекул пигмента будет также содержать радиоактивную метку (так как меченые аминокислоты являются единственным ресурсом для синтеза).

По утверждениям авторов, молекулы хлорофилла в изученных ими моллюсках содержали радиоактивные изотопы. Таким образом, как подчеркивают ученые, E. Chlorotica содержит в своем геноме растительные гены. Однако с подобным выводом согласны не все коллеги исследователей. Критики работы утверждают, что метод проведения опыта не исключает возможности загрязнения клетками водорослей. Это означает, что синтез новых молекул хлорофилла контролировался ими, а не самими моллюсками.