| Focus 1/1 | 共生与进化：真核细胞的起源

绿叶海蛞蝓，像一片绿叶的蛞蝓

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绿叶海蛞蝓（Elysia chlorotica），一种能够从光合作用中汲取能量的海蛞蝓！

这种海蛞蝓被称为绿叶海蛞蝓（Elysia chlorotica），是一种体长5厘米的小型海洋腹足类动物。它生活在北美东海岸的浅水区。这种奇怪的蛞蝓看起来像一片树叶。是绿色的！当阳光照耀时，它就会散开，仿佛在享受阳光。这怎么可能？绿叶海蛞蝓以丝状藻类为食，如滨海无隔藻（Vaucheria littorea）。在消化过程中，藻类的光合作用细胞只有部分被破坏：它们的叶绿体保持完整，使蛞蝓能够利用光合作用的产物来养活自己。这是叶绿体共生或盗食质体（换句话说，也就是窃取叶绿体）一个例子 [1]。这些叶绿体含有叶绿素（叶绿素是一种在光合作用中捕捉光的色素），因此海蛞蝓呈现绿色。这些色素广泛存在于蛞蝓高度分化的消化系统内。这就是为什么绿叶海蛞蝓看起来像一片绿叶，呈现叶脉状结构。这种特性似乎是这个科特有的，因为其他几个近缘物种也有相似的行为。

环境百科全书-生命-绿叶海蛞蝓 — [来源：© Patrick J. Krug, license Creative Commons CC BY-NC 3.0, 来自维基百科]

一般来说，许多海洋生物保留从猎物身上吸收的叶绿体：绿藻、红藻或褐藻。然后，他们将这些叶绿体整合到自己的消化系统中，并利用它们为自己服务。吸收来的叶绿体的寿命通常是有限的，但持续不断的捕食可以维持叶绿体的更新。光合生物共生过程存在一种最为稳定的关系：例如珊瑚，由珊瑚虫（也称水螅）分泌的石灰质骨骼聚结而成（参阅珊瑚：濒危的海洋工程师）。这种组织含有许多虫黄藻，即共生属（Symbiodinium）的一种光合微藻。

对于绿叶海蛞蝓来说，情况明显不同。这种软体动物是在其发育过程（即从幼虫向成虫的转变过程中）中获得了叶绿体，随后在其整个生命周期中，所获得的叶绿体都保持着功能。因此，绿叶海蛞蝓似乎只需在其生命早期捕食藻类，之后就可以依靠光合作用维持生命活动。实验表明，在光和二氧化碳存在的情况下，绿叶海蛞蝓能够通过光合作用将二氧化碳融入其自身有机物中。然而，叶绿体的存在对海蛞蝓的生存至关重要这一事实，仍有争议。

在植物中，叶绿体要想保持功能，需要持续输入细胞质合成蛋白。因此，保留在海蛞蝓消化系统中的叶绿体能够进行数月的光合作用，这一论断显然是有些问题的。对宿主（蛞蝓）和共生体（藻类）的基因组测序表明，蛞蝓光合作用所必需的基因是从藻类细胞核水平转移而来的。随后，其编码产物（蛋白质）被重新转移到质体（即叶绿体）中 [2]。因此，以这种海蛞蝓为例，捕食——即绿藻的消耗——伴随着共生细胞核和宿主细胞核之间的水平基因转移。该系统是一种全新代谢方式的起源，即“绿色动物”，由于叶绿体在宿主组织中保持功能，这种动物能够进行数月的光合作用 [1]。

了解更多：鲜活的海蛞蝓

在TEDx坦帕湾（TEDx Tampa Bay）（美国佛罗里达州），由西德尼·皮尔斯博士（Dr. Sidney Pierce）开展的关于海蛞蝓的讲座。

参考资料和说明

[1] Rumpho M.E., Dastoor F.P., Manhart J.R. & Lee J. (2006) The Kleptoplast. In: Advances in Photosynthesis and Respiration – The Structure and Function of Plastids. R.R. Wise & J.K. Hoober, eds, Springer Pub., Vol. 23, pp 451-473

[2] Rumpho M.E., Worful J.M., Lee J., Kannan K., Tyler M.S., Bhattacharya D., Moustafa A. & Manhart J.R. (2008) Horizontal gene transfer of the algal nuclear gene psbO to the photosynthetic sea slug Elysia chlorotica. PNAS USA 105, 17867-17871

绿叶海蛞蝓，像一片绿叶的蛞蝓

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