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为什么倒立水母能“隔空蜇人”?
查字典地理网 来源|2020-02-20 发表|教学分类:地理科普

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从上往下看,图为拍摄于史密森国家自然历史博物馆无脊椎动物动物学部的一只倒立水母。史密森尼学会、堪萨斯大学和美国海军研究实验室的科学家们领导的一个研究小组在倒立水母分泌的粘液中发现了微小的刺结构。

摄影:ALLEN COLLINS

从佛罗里达海岸到密克罗尼西亚,当你在全球各地的红树林水域游泳时,可能会遇到一种没有触须却能蜇人的水母。事实上,你甚至不需要碰到这些水母就能被蜇到。

这怎么可能?据周四发表在《Communications Biology》杂志上的一项研究称,之所以有这种情况,是因为水母会释放黏液团,其中充满了微小的毒液“炮弹”。

倒立水母因栖息于海底时腹部朝上而得名,一个多世纪以来,这种生物一直是研究的主题。不过,直到现在,还没有人弄清楚倒立水母的粘液是如何起作用的。进行这类研究可以帮助解释为什么这些水母经常伤害游泳者,哪怕隔得很远。

“我们认为肯定与黏液中的某种物质有关,”史密森尼国家自然历史博物馆的海洋生物学者Cheryl Ames说。

倒立水母是仙女水母属,这种水母能产生大量黏液,利用粘液困住小猎物,比如丰年虾,就像蜘蛛的网一样。有些鱼甚至会在黏液中死亡。更重要的是,当潜水员在倒立水母附近游泳时,尽管从未触碰这种无脊椎动物,他们皮肤暴露的任何地方仍可能感受到所谓的“有刺痛感的水”。这种感觉通常被描述为讨厌的瘙痒或灼伤感,但研究者对毒液进行的实验室检测表明,过度接触可能有害健康。

当Ames和同事们在显微镜下用高倍镜观察黏液时,发现黏液里有东西在游动。

科学家们把这种新发现的结构称为cassiosomes,你可以把它们想象成微型爆米花。每个“炮弹”都是由一个充满胶状物的中心、大量刺细胞和60-100个类似毛发的纤毛组成,这些纤毛使cassiosomes能够在淤泥中移动。

“它们能自由移动,” Ames说,“就像小型真空吸尘器一样四处移动,撞到我们喂给它们的丰年虾,一接触就会将其杀死,然后继续前进。”

粘液的秘密

起初,研究人员认为他们发现的可能是寄生虫。不过,在利用一系列新技术对这些球状物进行检测之后,包括DNA分析等技术手段,研究小组发现了一个更令人吃惊的起源。Cassiosomes的组成物质与构成倒立水母的刺细胞和胶状物质相同。

扩大研究范围之后,研究小组在其他四种水母中也发现了cassiosomes,表明这种结构并不非独一无二,可能是一种共同的特征。

图为美国国家水族馆展出的倒立水母。

摄影:CHERYL AMES

许多cassiosomes的内部还隐藏着另一个惊喜:藻类。某些藻类充当着仙女水母的共生体,为水母提供藻类通过光合作用从阳光中获取的营养。这些藻类使倒立水母呈现出粉红色、蓝色和绿色。

“我们真的不知道海藻在cassiosomes里面做什么,”新研究的共同作者、水母生物学者Anna Klompen说,她在堪萨斯大学完成了博士学位。

这些藻类可能就像太阳能电池一样,因为科学家们知道cassiosomes可以存活并独自活动长达10天。“不过,我们还不能利用目前使用的技术来证实这一点。” Ames说。

虽然可以肯定的是cassiosomes具有一定意志力,但还需要更多的研究来确定它们是否能感知到周围的猎物并向其靠近,或者它们只是被设置为自由行动的刺细胞。

“我不知道他们是否能主动寻找目标,但它们肯定有破坏的能力。” Klompen说。

“一个了不起的适应”

在夏威夷大学的生物化学者和水母专家Angel Yanagihara看来,新发现消除了一些有关“有刺痛感的水”的长期问题。

“那种认为粘液本身就是过敏原的解释在我看来并不可信。因此,研究者对倒立水母释放到水中的物质做出的详细描述和分析很令人信服。” Yanagihara说。

Yanagihara说,倒立水母被称为Medusazoan,传统上被认为是游泳的水母。不过,奇怪的是,倒立水母利用吸盘固定在海底,更像水母的远亲海葵。

cassiosomes的发现让我们进一步了解了这些无脊椎动物是如何捕获猎物的。“这是一个了不起的适应能力。” Yanagihara说。

倒立水母通过致命的黏液获益的确切方式还有待科学家发现,但Ames表示,他们的实验室已经发现了一些线索。他们发现,给其中一只水母喂食一批丰年虾后,可以观察到其粘液变成了充满甲壳类动物的“粉红云”。

“之后,在24小时内,粉红云将会消失。” Ames说。

 

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