Endosimbiontski odnosi med gostitelji nevretenčarji in fotosimbiontom so že dolgo poznani. Precej dobro so raziskani primeri gostiteljev mehkužcev (npr. Elysia chlorotica) in členonožcev. Sedaj pa se prvič pojavlja primer endosimbiontskega odnosa, pri katerem je gostitelj vretenčar. Pisani aksolotel (Ambystoma maculatum) in njegov fotosimbiont zelena alga (Oophila amblystomatis) imata tesno mutualistično zvezo, ki se prične v samem začetku embrionalnega razvoja, določa potek le-tega in se nadaljuje v larvalni stadij ter ostaja pri odrasli živali, katere fitnes je v veliki meri odvisen tudi od uspeha simbiontske zveze.

1. UNIVERZA V LJUBLJANI
BIOTEHNIŠKA FAKULTETA
ODDELEK ZA BIOLOGIJO
Nejc DRAGANJEC
VRETENČARJI NA SONČNI POGON
Endosimbioza fotosimbionta zelene alge (Oophila amblystomatis) in
gostitelja pisanega aksolotla (Ambystoma maculatum)
Seminarska naloga pri vajah iz predmeta Primerjalna anatomija vretenčarjev
(Mentor: prof. dr. Lilijana Bizjak Mali)
Ljubljana, 5. 5. 2013

2. 2
Draganjec N. Vretenčarji na sončni pogon
Seminarska naloga. Ljubljana, Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2013
POVZETEK
Endosimbiontski odnosi med gostitelji nevretenčarji in fotosimbiontom so že dolgo poznani.
Precej dobro so raziskani primeri gostiteljev mehkužcev (npr. Elysia chlorotica) in
členonožcev. Sedaj pa se prvič pojavlja primer endosimbiontskega odnosa, pri katerem je
gostitelj vretenčar. Pisani aksolotel (Ambystoma maculatum) in njegov fotosimbiont zelena
alga (Oophila amblystomatis) imata tesno mutualistično zvezo, ki se prične v samem
začetku embrionalnega razvoja, določa potek le-tega in se nadaljuje v larvalni stadij
ter ostaja pri odrasli živali, katere fitnes je v veliki meri odvisen tudi od uspeha
simbiontske zveze.
KLJUČNE BESEDE
simbioza, endosimbioza, ektosimbioza, mutualizem, fotobiont, aksolotl, zelena alga
VPRAŠANJA IZ SNOVI
1. Koliko časa že vemo za simbiontski odnos med aksolotli in zelenimi algami?
Za kakšen tip simbioze smo do sedaj sklepali, da gre?
2. Kakšni so razlogi za splošno odsotnost endosimbize pri vretenčarjih in katere
so sinapomorfije nižjega redu Gnathostomata?
3. Kdaj se prične simbiontski odnos med pisanim aksolotlom in fotobiontom ter
kako se simbioza oblikuje tekom življenjskih stadijev gostitelja?

3. 3
Draganjec N. Vretenčarji na sončni pogon
Seminarska naloga. Ljubljana, Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2013
VSEBINA
1 UVOD...................................................................................................................4
2 ENDOSIMBIONTSKO RAZMERJE............................................................................5
2.1 FOTOBIONT – ZELENA ALGA (OOPHILA AMBLYSTOMATIS)............................5
2.2 GOSTITELJ – PISANI AKSOLOTEL (AMBYSTOMA MACULATUM).......................5
3 SIMBIOZA SKOZI ŽIVLJENJSKI CIKEL GOSTITELJA.................................................6
3.1 EMBRIONALNI RAZVOJ .................................................................................6
3.2 LARVALNI STADIJ..........................................................................................6
3.3 ODRASLE ŽIVALI...........................................................................................6
4 VIRI......................................................................................................................8

4. 4
Draganjec N. Vretenčarji na sončni pogon
Seminarska naloga. Ljubljana, Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2013
1 UVOD
Povezava med embrijem pisanega aksolotla (Ambystoma maculatum) in zeleno algo (Oophila
amblystomatis) je bila odkrita že pred 120 leti in se je do nedavnega obravnavala kot
ektosimbiontski mutualizem. Toda zadnje raziskave so pokazale, da sta gostitelj in
fotosimbiont mnogo bolj povezana. Celice fotobionta so prisotne vse od embrionalnega do
larvalnega stadija in celo v reproduktivnih organih odrasle živali (Kerney et al., 2011).
Čeprav so patogeni sposobni invazije v celice vretenčarjev, mutualistične endosimbioze do
sedaj niso bile poznane. Nezmožnost vstopa simbiontov v vretenčarske gostitelje so avtorji
pripisovali predvsem prilagodljivemu/učljivemu imunskemu sistemu, torej prepoznavi in
uničenju tujih celic, kar je sinapomorfija nižjega rodu Gnathostomata (Kerney et al., 2011).
Invazija celic alge v tkiva vretenčarskega gostitelja tako predstavlja unikatno priložnost
proučevanja prepoznavanja na celičnem nivoju, izmenjave metabolitov, izmenjave genetskega
zapisa in nenazadnje ujemanja populacij gostitelja in simbionta preko koevolucije (Kerney et
al., 2011).

5. 5
Draganjec N. Vretenčarji na sončni pogon
Seminarska naloga. Ljubljana, Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2013
2 ENDOSIMBIONTSKO RAZMERJE
2.1 FOTOBIONT – ZELENA ALGA (OOPHILA AMBLYSTOMATIS)
Fotobiont ob prisotnosti svetlobe na površini jajčne lupine razvije gost ovoj. Ta pojav je znan
že več kot 100 let. Toda v primeru odstranitve embrija je rast alg na kapsuli jajca minimalna,
kar nakazuje, da je embrijo in ne kapsula tisti, ki promovira rast fotobionta. Mutualistični del
simbioze, ki je v korist alg, so odpadni produkti gostitelja, predvsem dušik in CO2 (Graham et
al., 2012; Kerney et al., 2011).
2.2 GOSTITELJ – PISANI AKSOLOTEL (AMBYSTOMA MACULATUM)
Embriji, ki se razvijajo v temi na kapsuli jajca, ne razvijejo gostega ovoja alg. S poskusi je
bilo potrjeno, da se embriji ob prisotnosti alg razvijejo in izležejo hitreje, faktor preživetja
embrijev je bistveno višji, osebki se izležejo bolj sinhrono, kar preplavi potencialne plenilce
in poveča možnost preživetja tudi takoj po izlegu. Tudi odrasli osebki, katerih embrionalni
razvoj je potekal v tesni simbiozi s fotobiontom, dosežejo večjo velikost (Kerney et al., 2011).
Recipročna korist z vidika preživetja in rasti gostitelja na eni strani ter rast populacije
fotosimbionta na drugi strani, potrjuje, da gre za pravi mutualistični odnos. Čeprav je način,
na katerega gostitelj pridobi korist, še precej nepoznan. Nekateri avtorji zagovarjajo, drugi
spet oporekajo ideji, da fotobiont koristi gostitelju s povišano koncentracijo kisika in mnogimi
rastnimi faktorji. Ena izmed zadnjih raziskav je potrdila, da je ogljik, ki ga fiksira
fotosimbiont, na razpolago gostiteljskemu embriju. Tako imamo prvič do sedaj dokaz o
direktnem transportu produktov fotosinteze od simbionta k vretenčarskem gostitelju (Graham
et al., 2012; Kerney et al., 2011).

6. 6
Draganjec N. Vretenčarji na sončni pogon
Seminarska naloga. Ljubljana, Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2013
3 SIMBIOZA SKOZI ŽIVLJENJSKI CIKEL GOSTITELJA
3.1 EMBRIONALNI RAZVOJ
Asociacija med simbiontom in gostiteljem že v najzgodnejših fazah zarodka je najverjetneje
predpogoj za endosimbiozo, ker se le na tak način prehiti prilagodljivi imunski sistem in fazo
učenja prepoznavanja lastnega od tujega (Kerney et al., 2011).
Med embrionalnim razvojem fotobiont vdre v tkiva in tudi same celice gostitelja. Ta
znotrajcelična vključitev spominja na fotosintetsko simbiozo, ki se je pojavila pri mnogih
protistih in nevretenčarjih (Kerney et al., 2011).
Že v najzgodnejših fazah embrionalnega razvoja so alge prisotne na notranji kapsuli zarodka.
Fotobiont se najprej koncentrira na proktodeum okoli gostiteljevega blastopora, kar nakazuje,
da rast alg zunaj blastopora prehiti invazijo v sam embrio gostitelja. Po vdoru se celice
fotobionta nahajajo v embrijevem epidermisu, zametku očesa, nevralni cevi, kranialnem
mezenhimu itd. (Graham et al., 2012 ; Kerney et al., 2011).
3.2 LARVALNI STADIJ
V gostiteljskih larvah, zmožnih samostojnega prehranjevanja, ni več najti prostih
autoflorescentnih celic fotobionta. Čeprav mnogo celic fotobionta vdre v prebavni kanal in
okoliška tkiva, večina alg vztraja v medkapsularni tekočini, ki se zato ob izlegu gostitelja
sprostijo v okolje. S pomočjo tehnike FISH so bile celice fotobionta najdene znotraj tkiv v
kranilanem mezenhimu, endodermu, jetrih in hrustancu larve. Vse znotrajtkivne celice alg so
vsebovale kloroplaste, grane, tilakoidne membrane in granule škroba. Poleg ostalega tudi te
ohranjene ultrastrukture potrjujejo, da so avtoflurescenčne celice znotraj tkiv po poreklu alge
(Kerney et al., 2011).
3.3 ODRASLE ŽIVALI
Veliko avtoflurescenčnih celic alg se vključi v citoplazmo različnih celic gostitelja. Najdemo
jih v avtoflurescenčnih somatskih celicah in znotraj endodermalnih celic okoli primarnega

7. 7
Draganjec N. Vretenčarji na sončni pogon
Seminarska naloga. Ljubljana, Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2013
kanala (prebavnega trakta). Znotrajcelične alge pogosto najdemo v neposredni bližini
gostiteljevih mitohondrijev in občasno poleg jedra gostiteljeve celice. Gostiteljeve celice ne
kažejo nobenega znaka nekroze ali apoptoze in so v vseh pogledih podobne preostalim
celicam, ki ne vsebujejo endosimbiontskih alg. Morda je še najzanimivejše dejstvo, da
nekatere gostiteljeve celice v svoji citoplazmi vsebujejo tudi proste tilakoidne membrane in
granule škroba. Pojav je podoben znotrajceličnim kleptoplastom, ki jih pridobijo nekatere
vrste nevretenčarjev iz svoje prehrane, npr. Elysia chlorotica. Analiza 18S rRNA značilna za
Oophila je pokazala prisotnost znotrajceličnih alg tudi v razmnoževalnih organih, tako
samcev kot tudi samic gostitelja (Kerney et al., 2011).

8. 8
Draganjec N. Vretenčarji na sončni pogon
Seminarska naloga. Ljubljana, Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2013
4 VIRI
Graham E. R., Fay S. A., Sanders R. W. 2012. Intracapsular algae provide fixed carbon to
developing embryos of the salamander Ambystoma maculatum. Experimental Biology
Advance Online Articles: http://jeb.biologists.org/lookup/doi/10.1242/jeb.076711 (30.4.2013)
Karney R., Eunsoo K., Hangarter R. P., Heiss A. A., Bishop C. D., Hall B. K. 2011.
Intracellular invasion of green algae in a salamander host. PNAS. 108, 16: 6497–9502