一半动物,一半植物--能进行光合作用的海蛞蝓
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出处/乐活T&S
长得像一片叶子,以绑架海草里光合作用的胞器与基因著称的海蛞蝓─Elysia chlorotica,如今根据专精细胞生理学与生化学的美国南佛罗里达大学教授 Sidney K.Pierce的研究,这个海蛞蝓甚至「抢夺」了足够多的元件,使自己的身体内拥有一个完整的植物化学反应途径。
今年一月七号,在年度的整合与比较生物学学会(Society for Integrative and Comparative Biology)中,Pierce报告他们利用放射性的追踪物,发现海蛞蝓能够自己制造一种叶绿素─叶绿素a─以捕捉太阳光里的能量。科学家已知微生物能够交换基因,但是在多细胞生物的世界里也观察到基因的交换,这可是一件令人惊讶的事情。无脊椎动物学家 John Zardus说:「这有可能是动物和植物的融合,简直只能以酷来形容。」
Pierce强调这种绿色海蛞蝓的行为并不同于和微生物共生并共享光合作用产物的珊瑚。在吃下海草后,海蛞蝓内拥有高度支鍊结构的胃网路只偷走海草细胞内的叶绿体,将它们吞没并且留在自己的细胞中。E. chlorotica的一些亲戚也有类似窃取叶绿体的行为,但E. chlorotica的特别之处在于其偷来的叶绿体能够保留一辈子,也就是大约一年。科学家指出一旦有个年轻的海蛞蝓吃下了它这辈子的第一餐隔藻藻(Vaucheria algae)后,这个海蛞蝓从此至馀生都不必再为吃什麽伤脑筋了。它所要做的就只是趁著天气不错出来晒晒太阳、做做日光浴。
但是叶绿体需要不断供应的叶绿素和其他元件才可以持续进行光合作用。在海藻的细胞内,细胞核会不断供应新鲜的货物给叶绿体,但海蛞蝓内的叶绿体要如何独立运作这么长的时间呢?在Pierce的研究之前,已经存在了暗示─海蛞蝓的叶绿体并不只是使用预先储存的叶绿素。追随著这个线索,自2007起Pierce 便和他的同事们以及其他的团队,在海蛞蝓的体内陆续找到一些与光合作用相关的基因,而这些基因显然是从海藻裡得到的。他们并且发现,即使是未彻底孵化的海蛞蝓,在没吃过任何海藻的情况下,也带有「海藻的光合作用基因」。
在会议当中,Pierce提到更多有关「偷来」的海藻基因,以及这些基因所生成的酶如何在叶绿素合成反应中扮演重要的角色。完整的机制需要16个酶以及多个细胞成份的合作。为了检验海蛞蝓是否真的可以自行合成叶绿素,Pierce和他的同事们将海蛞蝓断食至少五个月并且不提供任何消化废物。之后他们发现海蛞蝓的体内依旧存在著从海藻身上得到的叶绿体,而且那一丛丛在周遭应该早被吃完的海藻依然毫髮无缺。接着他们在海蛞蝓体内注入一个以放射碳标记的氨基酸, 并在之后发现了叶绿素a的放射性产物。这个被放射性标记的成份是在海蛞蝓做完日光浴后才出现,而在黑暗中的海蛞蝓则不存在此种放射性叶绿素a。 纪录著更多细节的文章预计在 Symbiosis 期刊中发表。
Zardus 提到,他尽量保持健康的怀疑,并且希望瞭解更多实验的细节。然而这个「借我用一下光合作用吧」的可能性的确很有趣,并且可能使探索演化的历史变得更为複杂。「这个绿色海蛞蝓使演化的分支之间存在连结的可能性」,Zardus 最后说道。
甲壳纲动物学家 Gary Martin对此则是说:「这太不寻常了,演化远比我想像的还要有创意。」
Image: Nicholas E. Curtis and Ray Martinez
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