Вопрос: Известно, что в тканях голожаберного моллюска имеются клетки, содержащие хлоропласты, идентичные хлоропластам растений. Как установить, откуда они там взялись? Если из растений, то как выяснить, из какого именно вида?
Категория: школьный раздел
Ответы:
Прежде всего, следует, заметить, что формулировка вопроса немного провокационна. Что значит "если из растений"? Хлоропласты могут "взяться" только из растении. Кроме того, из формулировки неясно, находятся ли в тканях моллюска целые растительные клетки /например, симбиотические водоросли, как у коралловых полипов, гидр и планарий/, или в клетках самого моллюска находятся хлоропласты растений. На самом деле, верно второе. Хлоропласты растений попадают в специализированные клетки моллюсков. При отсутствии растительных ядер хлоропласты не могут делиться. Однако, какое-то время жить и фотосинтезировать в животной клетке они могут. Хлоропласты эти происходят из тех крупных /зеленых, красных и бурых) водорослей, которые служат пищей данному моллюску. Этот экзотический факт школьники знать не обязаны. Поэтому они будут сами придумывать различные возможные варианты ответа.
Ниже приводятся четыре варианта, которые удалось придумать авторам вопроса: 
1. Хлоропласты передаются от матери потомству через яйцеклетку. 
2. Одноклеточные свободо живущие водоросли вселяются в организм моллюска /и передают в его клетки свои хлоропласты/. 
3. Моллюск питается водорослями, при этом хлоропласты попадают в клетки из кишечника. 
4. Моллюск питается коралловыми полипами, планариями и другими животными, внутри которых живут симбиотические водоросли, хлоропласты этих водорослей попадают в клетки моллюска.
Легко проверить первую гипотезу: надо посмотреть, встречаются ли хлоропласты в яйцеклетках моллюсков. Ответ здесь известен - не встречаются. Гипотеза 1 не верна. Но поскольку она биологически разумна /через яйцеклетку животных могут передаваться, например, спирохеты/, то данную гипотезу следует оценивать положительно.
Чтобы разобраться с гипотезой 2, надо выяснить, вселяются ли одноклеточные водоросли в организм моллюска. Это можно сделать, изучая разные ткани моллюска под микроскопом. Кроме того, хлоропласты одноклеточных и многоклеточных водорослей иногда /хотя и не всегда/ отличаются по строению. Если хлоропласты в моллюсках отличаются от хлоропластов одноклеточных водорослей, зто поможет отвергнуть гипотезу 2, а заодно и 4.
Разобраться с гипотезами 3 и 4 можно следующим образом. Будем выращивать объекты питания моллюсков /многоклеточные водоросли и коралловые полипы/ в среде, в которой содержатся органические вещества с радиоактивным изотопом углерода. Через определенное время эти соединения попадут в организмы водорослей и полипов, а также клетки симбионтов полипов, и войдут в состав клеточных белков. Теперь скормим меченых полипов и немеченых водорослей моллюскам /или наоборот, или только один из меченых объектов - можно провести все три опыта/, а через некоторое время проверим, меченые у них в клетках хлоропласты, или нет. Наконец, надежным, хотя и относительно трудоемким способом определения видовой принадлежности хлоропластов является установление первичной структуры хлоропластной ДНК.
Как известно, в хлоропластах содержится ДНК, а в ней есть некоторые гены, структура которых различна у разных видов. Есть атласы, в которых собраны сведения о первичной структуре всевозможных генов. Определив первичную структуру хлоропластной ДНК, узнаем, к какому виду относятся данные хлоропласты /или, может быть, выяснится, что мы открыли новый вид/.