不是水母,美似水母
栉水母(学名Ctenophora)是一类动物,属辐射对称动物,现被划分为栉水母动物门。原和刺胞动物一起分在腔肠动物门(Coelenterata),作为无刺胞亚门,现分出。身体透明,呈球形、卵圆形、扁平形。
栉水母是一种可以发光的水母。当它们游动的时候,光带随波摇曳,非常优美。它们沿着身体的长度方向长着一排排像梳子一样的栉板。这些栉板上又有许多纤毛,纤毛拍打波浪,可以使栉水母在海水中移动。
当栉水母在海中游动时,可以发射出蓝色的光,发光时栉水母就变成了一个光彩夺目的彩球。虽然贪吃的栉水母划动纤毛是为了让自己在水中吃到更多的食物,不过它这种神秘的光让大海更加美丽。
全世界大约有150种栉水母,另外估计还有40-50种尚未被命名,通过纤毛的运动来实现移动。栉水母分布于深海与淡海之中。淡海栉水母不是刺胞动物,它没有毒刺细胞,也不会蜇人。即便是零零星星的淡海栉水母,在这片海域也不是十分常见,每100次下水,大约只能遇到10次,而在这10次中,大约有1至2次是密集的淡海栉水母群,所以,每当偶遇成群的淡海栉水母从身边慢慢飘过的时候,都会有一种如梦如幻的感觉。
2. 栉水母为研究视力起源提供新线索
虽然栉水母在大海中看起来只是一些比网球稍大些的小斑点,然而这些生物在利用光方面却是相当的复杂和成熟。比如,为了能够惊吓和警告捕食者,它们会闪烁出蓝绿色的光芒。研究人员着手研究栉水母的基因组,他们发现为了能够发光,这种生物性发光动物体内含有10种发光蛋白。
研究人员在测序数据的基础上,指出栉水母(ctenophores)比其他拥有复杂神经系统的生物更加古老,这意味着神经系统出现了两次各自独立的演化,引起了与会者的热议。栉水母的神经系统的确显得与众不同,其基因组中缺乏一种蛋白编码基因,而这一蛋白是其他动物神经系统发育和功能所必需的。“这种蛋白是所有神经系统的基础,但栉水母却没有,”布朗大学进化生物学家Casey Dunn说。
佛罗里达大学神经生物学家LeonidMoroz及其同事致力于研究进化史早期的动物,包括栉水母和其他无脊椎动物。栉水母拥有初级大脑和真正的神经细胞,其神经元通过复杂的突触与肌肉相连。与此相对的是,水母和其他刺胞动物(cnidarian)只有神经细胞网而没有真正的大脑,而海绵甚至没有值得一提的神经细胞。
一些研究认为栉水母出现较晚,出现在两侧对称动物之前;也有人认为栉水母的出现时间与水母相同;而这项新研究认为栉水母比海绵出现得还早,属于最基础的多细胞动物。
Moroz及其同事对栉水母Pleurobrachia bachei进行了基因组测序,并将测序结果与其他生物相比较,并由此认为栉水母出现早于海绵和其他扁盘动物placozoan(placozoan也同样没有神经元)。Moroz在会议上提出,如果在进化史中只有一次神经系统起源的话,那么海绵和placozoan就得丢弃神经细胞和其他神经特性。因此更有可能的情形是,栉水母与其他动物分支后独立演化出了神经系统,而在海绵和placozoan分支后又出现了另一种神经系统。
人类从水母进化而来?科学家相信栉水母可能是我们早先的祖先。
一直以来,科学家都认为我们是从海洋里的无脊椎海绵进化而来的,然而新的遗传研究却显示,我们真正的祖先可能是水母、海蜇之类的生物。
栉水母是一种和水母、海蜇相似的胶状海洋生物(栉水母和水母地位相同,都属于肠腔动物门,海蜇范围小于水母),它的基因序列还没有被人类收录,研究人员在试图填补这一知识白而研究它的基因,却无意间发现栉水母的基因组竟然和地球上所有的物种的基因都有联系和相似。
事实上,共同点实在太多了,以至于研究者猜测栉水母就是我们的早期的祖先之一。
3. 成群栉水母威胁意大利沿海鱼类
一种贪婪的疣状栉水母曾摧毁了黑海地区的渔业,并因此变得臭名昭著。如今,它们正在亚得里亚海北部的沿海区域发展壮大。这些外来动物到达亚得里亚海,最初是在2005年被注意到的。不过,今年,人们在克罗地亚北部沿岸、斯洛文尼亚和南至佩扎罗市的意大利沿岸发现了大群栉水母并拍下了它们的照片。自7月起,这些水母差不多填满了意大利北部的浅湖。“这是该物种首次如此大规模地出现在亚得里亚海。”来自意大利国家海洋与地球物理研究所的Valentina Tirelli表示。“据估测,栉水母种群的密度在某些地方达到每平方米500只。”来自克罗地亚海洋和沿海研究所的Davor Lu?i?介绍说,“虽然估测结果是仅针对成年栉水母作出的,但我们推断,幼年栉水母的数量要高很多。”尽管它们对人类没有危险,但科学家仍对栉水母的新繁盛感到震惊,因为它们已经摧毁了黑海地区的鱼群。这是最著名的外来入侵者之一,于1982年“藏”在油轮压舱水中从美洲大西洋到达此地。
由于没有天敌,栉水母以惊人的速度扩散。同时,它们以浮游动物及其卵和幼体为食,而这也是具有很高商业价值的鱼类的食物选择。科学家表示,淡海栉水母可能通过压舱水到达亚得里亚海。不过,尽管形势很严峻,但他们认为,栉水母入侵亚得里亚海可能不会产生像黑海地区遭受的那种毁灭性后果。
4.远古“水母”或重塑进化树
我国科学家在贵州发现的一类5.8亿年前的“八臂仙母虫”化石,被证实为迄今发现的最古老的后生动物宏体化石。专家指出,中国地质科学院唐烽团队的这一发现或将重新排序生命系统树的最早期分支。
唐烽等人的相关成果日前在美国生物类杂志《进化与发育》以封面文章形式发表,而《自然》杂志则专门刊登题为《远古的海洋“水母”撼动了动物进化树——化石修改了演化的顺序》的文章,对此进行了评论。
据悉,八臂仙母虫化石最早由唐烽等在贵州铜仁江口县发现并命名。其存在于早于寒武纪的伊迪卡拉纪地层中,化石的年龄区间大约是距今5.51亿~5.8亿年。随后,在澳大利亚也发现有相似的印痕化石。近两年,通过在同一产地的系统发掘,研究人员采集到形态解剖学特征保存更加明显、完整的八臂仙母虫化石。研究表明,八臂仙母虫是八辐射对称的,可以被划分为八个对等的部分,这与现代栉水母完全类似。
根据体征形态的对称情况,后生动物可分为不对称动物、辐射对称动物和两侧对称动物。其中刺胞动物门、栉水母动物门、棘皮动物门都属于辐射对称动物。在动物系统树的基部,栉水母动物与其他两大类群相邻,但它们演化出现的先后位置在学界一直存在争议。通常海绵被认为首先分化出来,其次是刺胞动物即水母动物,然后才是栉水母。
依据八臂仙母虫的最新材料,唐烽及其研究团队推断,这类化石可能代表一个原始类群的栉水母动物,是已知最老的栉水母动物化石。栉水母类是除了海绵动物以外,后生动物谱系中最早出现的类群之一,八臂仙母虫为栉水母处于更为原始位置的观点加重了砝码。同时,这一研究成果将栉水母动物的最早化石记录从“澄江生物群”的寒武纪早期推前了大约三千万年。
不过,唐烽表示,对贵州铜仁以八臂仙母虫为代表的多细胞生物化石群的现有研究仅仅只是开始,与八臂仙母虫共生的整个生物群的面貌等许多问题尚需进一步深入研究。
5. 叫水母非水母捕食水母
在陆地上,我们的身边充满着各种色彩的生物——色彩斑斓的鹦鹉,艳丽的绿甲虫,以及其他许许多多美丽的生物。但在我们海洋的深处,这里的情况看来要单调的多了——因为到处都漆黑一片,艳丽的色彩并不会给你带来什么用处。然而这里就有一种生物演化出了几乎堪称海洋激光秀的美丽色彩,这就是栉水母。
全世界大约有150种栉水母,另外估计还有40~50种尚未被命名,通过纤毛的运动来实现移动。当有光线照射到它们的身上,比如说潜艇的亮光,此时这些纤毛就会将光线分解为不同波长颜色的部分,形成彩虹一般美丽的色彩。但不要被这样的美丽所误导:栉水母实际上是可怕的海洋捕食者,拥有极快的速度,捕食桡脚类,甲壳类和其他海洋中的微小浮游动物。
不过奇怪的是,根据美国蒙特雷湾海洋研究所(MBARI)史蒂夫·汉德克(Steve Haddock)的说法,这种海底激光秀可能只有当它们被强大灯光照射时才会出现。他说:“在自然界这种情况可能根本就不会出现。我认为实际上这种现象不具有任何生态学意义。这只是我们碰巧遇到它们并用白色灯光照射它们时得到的结果。”即便对于那些生活区域更接近海洋表层的栉水母,这样的效果也基本是可以忽略不计的,只有用强大的人工光照投射到它们的身上才能看到这种效果。
实际上,栉水母甚至都不是真正的水母,而是完全不同的另外一个门(栉水母动物门,而水母属于刺胞动物门)。和水母不同,它们在游动时是嘴部朝前的,在此过程中吞食它们的猎物。它们的确也拥有可以抓住猎物的触触须,但这些触须上并没有水母那样的刺细胞,而是一些分泌粘液的细胞。但如果你据此就认定栉水母在进化上相比水母处于劣势,那么你应该了解以下这一事实,那就是实际上很多栉水母是捕食水母的,它们会用触须缠住水母并将其吃掉。对于水母来说,这将是非常恐怖的死亡方式。
一旦有水母被一只几厘米长的栉水母的触须缠住,后者就会迅速将猎物吃掉。汉德克说:“我曾经在显微镜下观察这一过程,当时我们几乎从座位上跳了起来,因为那实在太快了。我几乎没有料到会发生这样的事,它直接就把猎物吞下去了。”但除了速度极快之外,如果你抓起一只栉水母,你会发现它实际上极其脆弱,几乎就像马上要融化了。
除了捕食水母的种类之外,栉水母还有很多其他的身体类型和生态分布。有一类栉水母身体呈圆形,一般被称作“侧腕水母”,它们拥有长长的触须,捕捉桡足类等小动物为食。另外一些外观看上去就像一架双翼飞机,它们游动的样子让人想到喷洒农药的飞机。这类栉水母没有长长的触须,它们的触须沿着嘴部分布,捉住附近的小生物并吞入口中。另外还有一些种类则进化出了带有锯齿的触须。汉德克表示:“这给人的感觉几乎就像是一条条的维克罗带子,所有的牙齿都朝向同一个方向。实际上它们就是用这些锯齿直接从被它们捕获的水母猎物的身上切割下一大块肉来吃的。”
他说:“我用蜘蛛的情况来做比较,有些蜘蛛会使用粘性的蜘蛛网来捕捉猎物,有些则采用伏击战术捕捉猎物,栉水母也是一样,不同的种类会采用不同的捕食策略。”
栉水母中甚至还有寄生的种类——至少有一个种类的栉水母有时候会落入到近乎等同于寄生的状态下——它们捕食樽海鞘,并试图整个将猎物吞下。樽海鞘是一种身体透明呈桶状的类似水母的小生物,当这种栉水母发现猎物太大,无法整个吞下时它就会直接咬住对方不松口,整个嘴都贴在猎物身体的一侧。这跟雄性鮟鱇鱼咬住雌性鮟鱇鱼的奇特繁殖方式可不同。体型很小的雄性鮟鱇鱼一旦遇到体型庞大的雌性就会咬住对方,并逐渐将自己的整个身体与对方的身体融为一体,依靠雌鱼提供养分过活,并根据雌鱼的指令提供繁殖用的精液,就这样度过一生。
这样复杂多样的生活方式让人印象深刻,但还必须记住一点,那就是实际上栉水母没有大脑,它们只有神经系统。有趣的是,就在今年早些时候,科学家们发现栉水母神经系统的发育过程与其他生物存在很大的不同,这一情况甚至可能动摇我们对于生命进化树的理解。但不管如何,栉水母这种奇特的生物将长期成为科学家们严密关注和研究的对象。
汉德克说:“它们拥有感受器官,可以感受到亮度的变化,上下的运动,触碰以及味道的不同。但所有这些并非依靠一个CPU来完成的,它并没有大脑,相反,它基本是靠着某种连接方式相对简单的神经网络完成这一任务的。”
利用这一系统,一只栉水母可以完成所谓“刻板行为”,比如当感受到有猎物触碰到触须时就会本能的转动身体,以便将猎物吞入口中吃掉。这有点像是某种自动驾驶。
在深海,超过90%的生物都具有一定程度上的生物荧光能力,会发出微弱的亮光。如果捉住了这样的猎物,那么它们不断闪烁的亮光可能会引起不必要的关注和麻烦。栉水母自身也会发出蓝色或蓝绿色的荧光,甚至当遭受威胁时还会喷出烟幕来阻止对方接近。但如果它们吞下了一只不断闪着光的桡足类,它们透明的身体仍然会带来一些麻烦。
为了应对这个问题,很多栉水母进化出了红色的内脏甚至完全红色的身体。在可见光谱中红光的能量最弱,因此相比能量更高的蓝色光,其在水中传播的距离不会太远,之所以可以显示出红色,是因为它会吸收掉所有其他颜色的光,因此只呈现剩下的红颜色。可以想象,在没有光照的深海,如果没有红色光照射,它们就会呈现完全的黑暗,无法被察觉。这便是一种脆弱的小生命对深海特殊环境的适应。