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海蛞蝓身藏特异功能 但科学家却已难找到它们

绿叶海天牛这种生活在美国东岸外海的海蛞蝓,从海藻取得光合质体后,靠晒太阳就能存活下来。 PHOTOGRAPH BY PATRICK J. KRUG

绿叶海天牛这种生活在美国东岸外海的海蛞蝓,从海藻取得光合质体后,靠晒太阳就能存活下来。 PHOTOGRAPH BY PATRICK J. KRUG

这些海蛞蝓外型很像小叶子,要找到它们变得愈来愈困难。 PHOTOGRAPH BY PATRICK J. KRUG

这些海蛞蝓外型很像小叶子,要找到它们变得愈来愈困难。 PHOTOGRAPH BY PATRICK J. KRUG

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:Douglas Main 编译:蔡雅铃):海蛞蝓身藏特异功能,但科学家却找不到它们……美国东岸这些能行光合作的海蛞蝓已罕见到几乎无法被研究。

生命自有其规范与形式。能运用太阳能这种奇妙能力的植物并不会到处游荡,因为根本不需要。而无法拥有光合作用这种美好能力的动物就要四处奔波──它们得奔跑、滑行、拍翅来寻找与吃掉植物。

动物当然不会行光合作用,这是动物剧本里的规定,会的是植物的角色。

不过有一种小型海蛞蝓对这个规则不予理会。

这种生活在美国东岸外海的绿叶海天牛(Elysia chlorotica)并不满足于边滑行边吃海藻,它们会直接偷取让植物收获太阳能的分子引擎。这种海蛞蝓会将称为叶绿体(chloroplast)的迷你机器吸收到皮肤中,身体也因此变成翠绿色。

实验显示,这种2.5到5公分长的叶片状海蛞蝓,只要在晒太阳时利用从植物那里偷到的部件进行光合作用,就可以不必进食达九个月或更久。

「它们很独特,很受争议,令人费解,还不必吃东西。」加州州立大学洛杉矶分校(California State University, Los Angeles)的生物学家派翠克.克鲁格(Patrick Krug)说:「它们基本上就是典型的洛杉矶名流。」

虽然其他种海蛞蝓也会偷取叶绿体来捕捉一些光线,但完全比不上绿叶海天牛的成效。

出于这个原因,这些动物与植物的嵌合体引起了科学家们的注意。他们希望透过研究这种海蛞蝓可以发现对人类影响深远的新应用,例如在免疫学和基因治疗领域方面。

但是这些特别的海蛞蝓已愈来愈少,因此研究它们的少数专家大多已退休,或已将研究转移到其他领域。

谜样的海蛞蝓

对于这些海蛞蝓所进行的研究至今只能提供少数的答案,但也给了很多吸引人的线索。这意味着进一步研究将可望揭露出许多特殊且实用的知识。

目前还是没人知道这种海蛞蝓是如何让叶绿体在体内保持运作。叶绿体的运作通常得仰赖数千组海藻基因所制造出来的一群特殊蛋白质,而海蛞蝓显然欠缺这些蛋白质,但这部分依然有争议存在。

至于为什么叶绿体不会伤害海蛞蝓呢? 大部分动物应该是无法忍受光合作用产生的氧自由基(oxygen radicals)浓度。

此外还有重重谜题待解。为什么叶绿体在海蛞蝓肠子里不会被破坏?为什么免疫系统不会攻击这些外来体?海蛞蝓是如何与它们进行生物化学方面的互动?

过去数年间,只有一个由南佛罗里达大学(University of South Florida)退休研究员西德尼.皮尔斯(Sidney Pierce)所领导的研究团队,在麻萨诸塞州玛莎葡萄园岛(Martha’s Vineyard)的一个盐沼里采集这种海蛞蝓。他和其他研究这种海蛞蝓的人一样没有公开这些资讯,因为这种动物实在是太稀少了。

缅因大学(University of Maine)的研究员凯伦.裴勒朝(Karen Pelletreau)曾经广泛地研究这种动物,但她也只在玛莎葡萄园岛和加拿大新斯科细亚省(Nova Scotia)某地抓到过这种无脊椎动物。当她回到了缅因州一些曾经发现过海蛞蝓的地区搜寻时,已经什么都找不到。

海蛞蝓的困境

玛莉.蓝福–甘迺迪(Mary Rumpho-Kennedy)以前是裴勒朝的指导教授兼同事,她说要找到海蛞蝓是「非常困难的」。几年前才退休的她,曾经花了数十年研究这种生物。她说:「如果你不知道明确的地点和这种动物的外观,你是找不到它的。」

克鲁格专门研究海蛞蝓,特别是那些在西岸的海蛞蝓。他也曾经在麻州的乌兹霍尔(Woods Hole)附近寻找它们,但一样运气不好。

他的主要研究对象是相近的Alderia属海蛞蝓,它们吃同样的藻类,也和绿叶海天牛一样生活在盐沼里。这些栖地与住在其中的生物都很容易被海平面上升、暖化引起的气候变异、以及环境开等因素冲击。

克鲁格指出:「这些栖地受到破坏,并逐渐失去永久性的程度,可能比你意识到的更加严重。」从来没有人,他说,对这些动物的总数做过任何研究。

在实验室里饲养这种绿色生物也相当困难。成年海蛞蝓需要一直被照顾到能够繁殖,但它们通常活不到一年。它们的卵会孵化出以多种藻类为食的自由泳动幼体,而成年后的年轻海蛞蝓则会开始吃另一种食物──滨海无隔藻(Vaucheria litorea)。这种生长缓慢的海藻无论是栽培或是种植都很困难。

「它们吃掉海藻的速度比我们种出来的速度还快。」研究这种动物超过30年的皮尔斯说:「就像是家里有个青少年一样。」

虽然蓝福和裴勒朝团队,以及皮尔斯团队二组人马都曾经在实验室里繁殖并培养出连续数代的海蛞蝓,但这始终不如从野地里收集来得容易,而且海蛞蝓们还会产生非常大量的黏液,使得DNA和分子分析工作变得更加困难。

继续研究

不论这种海蛞蝓是如何维护体内的叶绿体,它们必定是透过某种未知的新方法来运用海藻的基因或基因产物。

由皮尔斯所带领的研究指出,海蛞蝓的基因组里有海藻转移过来的基因,这项惊人的生化成就或许能应用于与人类等其他动物身上的基因操控技术上。不过蓝福与同事,以及一些欧洲的研究人员都对这项发现提出质疑。

罗格斯大学(Rutgers University)的研究员德巴西.巴塔查亚(Debashi Bhattacharya)一项最近发表在《分子生物与演化》(Molecular Biology and Evolution)期刊的研究显示,当绿叶海天牛摄入叶绿体时,它们体内抑制免疫系统的基因会表现出来,而负责抵销反应性学物质的基因也会被活化。

这种模式令人联想起珊瑚和与其共生的光合藻类之间的生化交互作用。

进一步研究这种相似性,以及理解这种重要的共生关系可能带来的义涵,揭示了一个大有可为的未来探索领域。巴塔查亚和其他研究人员都希望绿叶海天牛的研究工作能持续下去,虽然他尚未对此拟订任何计画。

「要继续研究它们,就必须有人找到方法繁殖出许多这种海蛞蝓,」他说:「这种动物最大的问题就是数量太稀少。」




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