Manchmal entdecken Wissenschaftler erstaunliche Fälle von Symbiose in Wildtieren - zum Beispiel Algen, die in Amphibienzellen leben. Symbionten vermeiden nicht nur Konflikte mit dem Immunsystem, sondern versorgen das Tier auch mit Photosyntheseprodukten – Kohlenhydraten und Sauerstoff.
Forscher machen seit langem auf die „Zusammenarbeit“von Geflecktem Ambystoma (Ambystoma maculatum) und der einzelligen Alge Oophilia amblystomatis aufmerksam. Der Lebenszyklus eines Ambystoma beginnt mit einem smaragdgrünen Ei. Diese Farbe ist auf das Vorhandensein einzelliger Algen im Embryo einer Amphibie zurückzuführen (die übrigens nirgendwo sonst in der Natur zu finden sind - nur in den Eiern einiger Arten von Ambistomen).
Früher glaubte man, dass Algen nur in der geleeartigen Substanz des Eies vorhanden sind, die den Embryo umgibt, wodurch stickstoff- und kohlendioxidreiche Abfallprodukte freigesetzt werden. Und die Algen verarbeiten diesen „Rohstoff“zu Energie und versorgen den Embryo mit Sauerstoff. Ihre Symbiose stellte sich jedoch als viel enger heraus.
Ryan Kerney von der Dalhousie University (Kanada) zeigte, dass Algen in den Zellen sowohl des Embryos als auch der erwachsenen Amphibie leben. Außerdem leben sie dort nicht nur, sondern arbeiten vermutlich auch, indem sie die Zellen des Ambistoms mit Sauerstoff und Kohlenhydraten versorgen – direkte Produkte der Photosynthese.
Ähnliche Wechselwirkungen mit photosynthetischen Organismen wurden zuvor bei einigen wirbellosen Tieren (z. B. Korallen) beobachtet. Aber die erworbene Immunabwehr von Wirbeltieren zerstört normalerweise alles fremde biologische Material, das in das Innere des Körpers gelangt ist. Daher wurde angenommen, dass das "Sicherheitssystem" intrazellulären Symbionten nicht erlauben würde, in Frieden zu leben und zu arbeiten. Aber in diesem Fall haben entweder die Zellen des Ambistoms die Abwehrmechanismen irgendwie „abgesch altet“, oder die Algen haben einen Weg gefunden, sie zu umgehen.
Bilder des Transmissionselektronenmikroskops (TEM) zeigen, dass sich mehrere Mitochondrien um die Alge versammeln, die in der Ambistoma-Zelle lebt. Mitochondrien sind intrazelluläre „Kraftwerke“, die Sauerstoff und Glukoseprodukte in ATP umwandeln, die universelle Energiequelle. Vermutlich nähern sich Mitochondrien Algen aus einem bestimmten Grund, in der Hoffnung, die Produkte der Photosynthese zu nutzen – Sauerstoff und Kohlenhydrate.
Wie kommt die Alge in den Embryo? Dies geschieht wahrscheinlich zu einem Zeitpunkt, an dem sich das Nervensystem des zukünftigen Ambistoms zu bilden beginnt. Das Video, das diesen Lebensabschnitt der Eizelle „im Schnelldurchlauf“miterleben ließ, zeigt einen hellgrünen „Blitz“neben dem Embryo. Dieser „Ausbruch“ist nichts anderes als ein starker Anstieg der Algenzahl, der wahrscheinlich durch die „Freisetzung“von stickstoffreichen Abfallprodukten des Embryos verursacht wird. Und wenn Stickstoffverbindungen einen Abfluss haben, dann gibt es einen Abfluss für zahlreiche Algen, die einige von ihnen nicht verfehlen werden.
Dieses Schema erklärt, warum frühere Forscher keine Algen in embryonalen Zellen nachweisen konnten: Sie untersuchten Eier, die das Stadium des „grünen Blitzes“noch nicht überschritten hatten. Die Anzahl der Algen in den Zellen einer Amphibie war damals sehr gering. Es kann jedoch nicht gesagt werden, dass sie überhaupt nicht existierten.
Eine von Kearneys kuriosen Entdeckungen ist das Vorhandensein von Algen in den Eileitern von erwachsenen weiblichen Ambystoma maculatum, wo sich geleeartige „Säcke“um den Embryo bilden. Diese Tatsache weist auf die Möglichkeit einer Übertragung der Symbiont-Algen von der Mutter auf die Nachkommen hin.
Ambistome können ein verlorenes Glied nachwachsen lassen. Fast alle adulten Amphibienzellen beh alten ihre Pluripotenz, die Fähigkeit, sich zu teilen und in andere Zelltypen umzuwandeln. Es ist möglich, dass einige Zellen von Ambystoma maculatum die Fähigkeit entwickelt haben, symbiotische Algen zu akzeptieren, da ihre Prozesse der "Selbstidentifikation" nicht die gleichen sind wie in Zellen anderer Tiere.
