自然奥秘:“爱吃”阳光的绿叶海天牛

自然奥秘:“爱吃”阳光的绿叶海天牛
绿叶海天牛是一种生活在美国东海岸的海蛞蝓,它们会偷走藻类进行光合作用的质体,只需晒太阳就能生存下去。
摄影:PATRICK J. KRUG
 
撰文:DOUGLAS MAIN
 
  生命有其固有的规则和模式。但植物却凭借其独特的能力,免于为生存四处奔波,这令人难以置信的能力就是“太阳能”。动物因为没有进行光合作用的能力,不得不为生存奔走。它们一路摸爬滚打,还得寻找可以果腹的植物。
 
  动物无法进行光合作用,这一点似乎在大自然巨幕拉开的那一刻就确定了。光合作用?那可是植物的职责。
 
  然而,一种小小的海蛞蝓勇敢地对命运说出了“不”。
 
  这种名为绿叶海天牛(Elysia chlorotica)的动物,生活在美国东海岸,不满足于只是吃海藻。它们竟然偷走了植物收获太阳能的“分子引擎”。这些海蛞蝓把偷走的叶绿体整合到皮肤中,变身成通体绿色的样子。
 
  这种海蛞蝓看起来就像一片2.5到5厘米的小叶子。实验显示,它们可以连续9个月甚至更久不吃东西,利用偷来的叶绿体,在阳光下进行光合作用。
 
  洛杉矶加州州立大学的生物学家Patrick Krug说:“(它们的)这种行为非常独特,在界内颇具争议,让我们捉摸不透。而且它从不吃东西。它绝对算得上是加州名人。”
 
  虽然其他的海蛞蝓也会偷走叶绿体,并用之捕捉光线,但绿叶海天??杀人且呙餍矶?。
 
  正因如此,科学家们把目光投向了这些动植物嵌合体,希望通过研究进一步将之应用到其他领域,比如免疫学和基因治疗。
 
  但是,不仅这些特殊的海蛞蝓数量越来越稀少,为数不多的研究专家中大部分人已经退休,还有其他一些人则转向了其他领域。
 
自然奥秘:“爱吃”阳光的绿叶海天牛
这些海蛞蝓看起来就像小叶子一样,现在变得越来越难找到。
摄影:PATRICK J. KRUG
 
神秘的海蛞蝓
 
  迄今为止,几乎没有几项海蛞蝓相关研究能给出明确答案,但稀奇古怪的现象倒是见了不少有,这似乎也在暗示我们,或许经过进一步研究能获得有用的突破。
 
  现在,没人知道绿叶海天牛如何让叶绿体保持运作,因为通常来说,这需要成千上万的海藻基因产生的一些特殊蛋白质,然而其中大多数都无法在绿叶海天牛身上找到,目前关于这一点仍存在不少争议。
 
  此外,为什么叶绿体没有伤害绿叶海天牛呢?光合作用会产生氧自由基,其浓度是大部分动物无法忍受的。 
 
  更多的谜团围绕在绿叶海天牛身上,比如为什么叶绿体在它们的肠道中没有被破坏?为什么免疫系统没有攻击这些外来体?这些海蛞蝓如何与它们进行相互作用?
 
  在过去几年里,只有一个研究小组在马萨诸塞州马萨葡萄园岛的一个盐沼中,收集这种蛞蝓。南佛罗里达大学的退休研究员Sidney·Pierce担任小组负责人,出于对绿叶海天牛稀缺性的考虑,Pierce和其他研究者一样,没有将这些信息公之于众。
 
  缅因大学的研究者Karen·Pelletreau曾大量接触这种无脊椎动物,但仅在马萨葡萄园岛和新斯科舍捉到过它们。绿叶海天牛曾经出现在缅因州多个地方,虽然Pelletreau也在那些地方搜索过,却一无所获。
 
绿叶海天牛的困境
 
  寻找它们“很困难,非常困难”,Pelletreau的前顾问、同事Mary Rumpho-Kennedy说道。Rumpho-Kennedy虽然多年前就退休了,但研究绿叶海天牛已有几十年之久。“如果你不知道搜寻的确切地点,不知道自己在找什么,那肯定找不到。”
 
  Krug也研究海蛞蝓,特别是生活在西海岸的那些。他在马萨诸塞州伍兹霍尔寻找过,但没有找到。
 
  Krug主要研究的是相近的Alderia属,它和绿叶海天牛都生活在盐沼里,吃同样的藻类。由于海平面上升、气候变暖和人类开发活动,这些地方和生活在其中的动物都十分脆弱。
 
  Krug指出,“这片栖息地可能正在遭受荼毒,也许很快就会消失,程度比人们以为的要严重”,但是没有人研究过这些动物的种群数量。
 
  这些绿色的小家伙很难在实验室里培育,这一点也不利于种群?;?。成体绿叶海天牛需要悉心照顾才会繁殖,它们的寿命通常不到一年。卵子会孵化成自由游动的形式,它们要吃多种不同的藻类。年轻的成体则开始取食另一种食物:滨海无隔藻。这是一种生长缓慢的海藻,很难培育繁殖。
 
  Pierce研究绿叶海天牛已有三十多年,据他表示:“它们进食的速度比海藻生长的速度还快。它们简直就像一群长身体的青少年。”
 
  虽然两组人都在实验室里繁殖培育一代又一代的绿叶海天牛(Rumph和Pelletreau是一组,Pierce是另一组),但和野外采集相比,还是很难。它们还产生了大量粘液,加大了DNA分析和分子分析的难度。
 
研究仍在继续
 
  无论绿叶海天牛如何维持体内的叶绿体,它们都通过某种未知的新方式,利用了藻类基因或基因产物。
 
  Pierce的研究显示,绿叶海天牛的基因组中包含从海藻中转移过来的基因,这一生化现象令人难以置信,我们或许可以据此对人类等其他动物进行基因操作。但Rumpho和同事,以及欧洲的一些研究人员对这一发现提出了质疑。
 
  最近,罗格斯大学的研究员Debashi·Bhattacharya在《分子生物学与进化》上发表了一项研究结果,文中指出,动物获得叶绿体后,会释放抑制免疫系统的基因,增加另一些基因的活性,这些基因皆与中和反应的化学物质有关。
 
  珊瑚与某些藻类有着共生关系,而上述的这一发现也让我们联想到了它们之间的生化反应。
 
  未来的研究方向之一就是通过进一步研究这些相似性,了解共生关系的意义。
 
  “为了做到这一点,必须找到大量繁殖海蛞蝓的办法。绿叶海天牛的稀缺性是一大问题。”
 
(译者:Sky4)
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