还有会光合作用的动物?这个终极死宅能9个月不吃东西!

作者: Douglas Main

来源: 果壳少年

发布日期: 2018-09-30

绿叶海天牛是一种能进行光合作用的海蛞蝓,能够在长达9个月的时间里不吃东西,仅依赖皮肤中的叶绿体进行光合作用。它们的叶绿体是从啃食的藻类中“偷”来的,并且能够长期维持这些叶绿体,不会受到其伤害。这种能力具有广泛的研究前景,可能应用于免疫学和基因治疗等领域。

如果要评选世界奇葩生物,海蛞蝓绝对算一个。这类雌雄同体的软体动物,竟然是“偷窃大师”,有的能用食物中的色素给皮肤换色,有的还会存储猎物的细胞。它们当中,有个动物界的终极“死宅”——绿叶海天牛。这种海蛞蝓不到5厘米长,却能在长达9个月甚至更长时间里不吃东西,只用皮肤里的叶绿体进行光合作用。等等,动物哪来的叶绿体?这种动物体内竟然有叶绿体?而且这些叶绿体还有用?

答案其实并不颠覆你的生物知识,叶绿体是它们在啃食藻类时“偷”来的。按理说,叶绿体会被动物的肠胃破坏掉,或者遭到免疫系统的攻击。但绿叶海天牛能长期维持叶绿体,也不会受到它们的伤害——大部分动物都难以忍受光合作用产生的游离氧的浓度。其实,也有其他种类的海蛞蝓能夺取藻类的叶绿体,用其捕获某些射线等,但它们需要不断更新叶绿体。

这是因为叶绿体要消耗各种蛋白,而这些蛋白的相关基因在藻类的核基因中,叶绿体是无法自产自足的。换句话说,要维持叶绿体的话,动物必须利用藻类基因或者藻类基因表达的产物。绿叶海天牛似乎不用担心这一点。有研究表明,它们的基因组含有转移自藻类的基因,这些基因随着进食的过程发生转移。这是一种惊人的生化本领,我们或许可以用其操控人类或其他动物的基因。

不过也有研究者对此提出质疑,他们发现,绿叶海天牛的卵和幼虫体内已经存在藻类基因,这就意味着,这些基因可能是与生俱来的。叶绿体的维持机制也许不仅仅和藻类基因有关。最近发表于《分子生物学和演化》的研究发现,当绿叶海天牛获得叶绿体时,一些基因表达产物会抑制免疫系统,同时,氧化应激机制的相关基因的活性也增加了。研究者还指出,珊瑚及其共生光合藻类之间也有同样的互动机制。

能够维持叶绿体,还不会受到外源基因的损害,绿叶海天牛的这种能力具有广泛的研究前景,进一步的研究有望应用于免疫学和基因治疗等领域。然而,相关的研究并没有多少明确的结论,而且进展也很缓慢。研究面临的阻碍有很多,例如绿叶海天牛会分泌大量粘液,增加DNA和分子分析的复杂程度。此外,为数不多的研究者中的大部分都已退休,还有人换了研究方向。目前,科学家们只在美国东海岸和加拿大的新斯科舍省发现了绿叶海天牛。

尽管不同的研究团队尝试了多次,仍然难以收集到野外物种。但在实验室里培育它们更加困难。成年的绿叶海天牛需要仔细照顾和喂养,它们通常都活不过一年。虽然从卵孵化的幼虫会自由游动,啃食不同的藻类,但是当它们发育为成虫时,就只“独爱”滨海无隔藻,两者在此时会形成一种共生关系。问题是滨海无隔藻长得太慢,也很难培养。研究者表示,藻类的生长速度,赶不上绿叶海天牛的进食速度。

要进一步开展研究的话,研究人员急需找到培养大量绿叶海天牛的方法。

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