merietana mustalla taustalla

Yhteyttävät merietanat varastavat leviltä viherhiukkasia ja hienosäätävät ne kestämään kulutusta

20.10.2020

Turun yliopiston tutkijat selvittivät mekanismeja, joiden avulla pussikielikotiloihin lukeutuvat merietanat pystyvät säilyttämään leviltä varastamansa vaurioalttiit viherhiukkaset toimintakykyisinä jopa kuukausia omien solujensa sisällä. Tutkimuksessa havaittiin, että etanat saavat viherhiukkasten valoreaktioissa aikaan hienovaraisia muutoksia, jotka mahdollistavat viherhiukkasten yhteyttämisen sujuvuuden myös valon voimakkuuden vaihdellessa voimakkaasti. Muutokset valoreaktioiden toiminnassa ovat tärkeitä varastettujen viherhiukkasten pitkäkestoisuudelle, sillä ne vähentävät valon aikaansaamaa hapettavaa vauriota.

Vihreitä merietanoita mustalla taustalla

Yhteyttäminen on ilmiö, joka yhdistetään useimmiten kasveihin ja leviin. Tietyt pussikielikotiloihin (Sacoglossa) lukeutuvat merietanat eivät kuitenkaan ole tyytyneet elämäänsä eläiminä, vaan ovat hivuttaneet myös yhteyttämisen osaksi omaa aineenvaihduntaansa. Nämä merietanat imevät leväsolujen sisukset ulos ja varastavat levien viherhiukkaset omien solujensa osiksi. Sisällyttämisen jälkeen etanat kykenevät lajista riippuen yhteyttämään varastamillaan viherhiukkasilla muutamista tunneista useisiin kuukausiin, joskus jopa lähes vuoden.

– Vuosikymmeniä jatkuneesta tutkimuksesta huolimatta vain hyvin vähän tiedetään mekanismeista, jotka mahdollistavat tämän erikoisen eläimen ja viherhiukkasen välisen suhteen, toteaa tohtorikoulutettava Vesa Havurinne Turun yliopistosta.

Pussikielikotiloiden kasvatus laboratorioissa on ollut mahdollista jo vuosikymmeniä, mutta useimmat tutkimusryhmät päätyvät silti tänäkin päivänä hakemaan tutkittavat merietanat ja levät suoraan luonnosta. Tästä johtuen kokeet tehdään usein melko vaatimattomalla otannalla yksilöistä, joiden elinhistoria ja kasvuolosuhteet eivät ole tiedossa.

Suomen aluevesissä ei elä pitkäkestoiseen yhteyttämiseen kykeneviä merietanoita, joten Vesa Havurinteellä ei ollut muuta vaihtoehtoa kuin saada Italiasta haetut merietanat kasvamaan laboratoriossa. Turun yliopiston molekulaarisen kasvibiologian yksikön tiloissa onkin kasvanut vuodesta 2017 lähtien vakaana pysyvä Elysia timida -merietanapopulaatio.

vihreä merietana mustalla taustalla

Etanat suojaavat viherhiukkasia useilla eri tasoilla

Turun yliopiston jatkuvat merietanakasvatukset mahdollistivat yhteyttämisen tutkimiseen käytettävien optisten menetelmien optimoimisen merietanoille soveltuviksi. Tutkimus on toteutettu dosentti Esa Tyystjärven ryhmässä.

– Tutkimuksessa käytetyt menetelmät eivät itsessään ole uusia, mutta niitä ei kuitenkaan ole aiemmin saatu toimimaan yhteyttävissä merietanoissa, kertoo Tyystjärvi.

Pitkäjänteisen optimointiprosessin jälkeen tutkijat pystyivät seuraamaan yksittäisten valoreaktioiden toimintaa merietanasoluissa ennennäkemättömällä tarkkuudella.
Yksi pääsyistä sille, miksi varastettujen viherhiukkasten ei pitäisi pysyä toiminnallisina, liittyy valon kaksijakoiseen luonteeseen: valo on edellytys yhteyttämiselle, mutta se myös vaurioittaa viherhiukkasen valoreaktioita ajavaa koneistoa.

–Se, miten varastetut viherhiukkaset estävät valovaurioiden syntyä etanoiden sisällä, on ollut pitkään avoin kysymys, sanoo Tyystjärvi.

Havurinne ja Tyystjärvi käyttivät optimoimiaan menetelmiä tarkastellakseen mahdollisia eroja saalislevien viherhiukkasten ja merietanoiden varastamien viherhiukkasten yhteyttämisen välillä. Tuloksista kävi ilmi, että merietanat suojaavat viherhiukkasiaan usealla eri tasolla. Etanoiden varastamat viherhiukkaset kykenevät häivyttämään liiallista valoenergiaa lämpösäteilynä tehokkaammin kuin levien sisällä.

Etanoiden viherhiukkasten elektroninsiirtoketju säilyy myös ”tyhjänä” eli hapettuneena pidempään kuin levien viherhiukkasten, mikä sulavoittaa energian muuntamista valoenergiasta kemialliseksi energiaksi. Etanat myös hyödyntävät viherhiukkasissaan levien tavoin vaihtoehtoisia elektroninieluja. Nämä mekanismit tunnetaan viherhiukkasten keinoina vähentää vahingollisten reaktiivisten happilajien syntyyn johtavien tapahtumien todennäköisyyttä.

– Lopullinen vastaus siihen, miten merietanat kykenevät säilyttämään viherhiukkaset toiminnallisina pitkään, on todennäköisesti hyvin monisyinen, mutta osoittamamme mekanismit ovat yksi osa vastauksesta, Vesa Havurinne tiivistää.

> Tutkimus eLife-julkaisussa

Lisätietoja:

tohtorikoulutettava Vesa Havurinne
p. 040 0489521, vetahav@utu.fi

dosentti Esa Tyystjärvi
p. 040 5113503, esatyy@utu.fi

Luotu 20.10.2020 | Muokattu 20.10.2020