簡介
綠葉海蝸牛絕對是一個奇葩又聰明的存在。它們吃掉藻類後,可不會只把它們變成便便,而是會吸收與光合作用有關的基因,整合到自己的基因中,從而進行光合作用,產生自己所需的碳水化合物和脂肪等。最近,科學家弄清楚了它的一部分奧秘,並發表在《
生物學通報》(The Biological Bulletin)雜誌上。
作者發現,綠葉海蝸牛的一部分染色體竟然來自它所吃掉的藻類。這些基因能幫助海天牛進行光合作用。
這是迄今為止,科學家所發現的唯一一種多細胞動物間的功能性基因轉移。這也正是人們正在研究的基因療法的目標。這種基因能編碼出植物和藻類葉綠體中一種關鍵的酶。
從上個世紀 70 年代開始,人們就意識到,綠葉海蝸牛能從藻類“偷”來葉綠體,並吸收入自己的消化細胞內。這些葉綠體一旦進入海天牛的細胞,就能開始進行光合作用長達 9 個月-甚至比它們在“老房東”藻類體內發揮作用的時間還長。光合作用為海天牛提供了碳水化合物和脂肪,讓它們在沒有食物的情況下也能茁壯成長。
可是綠葉海蝸牛是如何做到這一點的呢?最近發表的這篇論文就對此進行了研究。科學家發現,海蝸牛的
染色體中,包含了一些特殊的藻類基因,它們的功能是修復和保持葉綠體持續發揮作用。這些基因已經整合入海天牛的基因中,並能傳遞給下一代。雖然下一代海天牛需要自行獲取新的葉綠體,但是這些修復和維持葉綠體的基因早就存在體內了。
基本信息
英文名(Elysia chlorotica)
生物學分類:是一種囊舌類海洋軟體動物。
產地:分布於大西洋西岸從加拿大到佛羅里達的沿海海域。它們一生只需進食一次,隨後僅靠陽光便能飽食終日。
形態特徵
綠葉海蝸的體型十分嬌小。成年個體體長從1到3厘米不等,沒有貝殼,看上去活像一片葉子,翡翠般鮮綠,與藏身處的海藻天衣無縫地打成一片。它的這種美麗色澤在動物界並不多見,這其實要歸功於它身體內部大量的葉綠體,就是那些通常只有植物才擁有的充滿葉綠素的光合作用。
剛出生的小海蝸牛呈棕色,半透明,身上綴有紅色斑點。綠葉海蝸牛兩片形如翅膀的偽足將身體拉寬。當偽足折起來時,它看上去就像只綠色的鼻涕蟲,體態修長,頂端兩隻觸角;而當“兩翼”像太陽能電池板一樣展開時,它的身體便與一片綠葉無異,背上的血管就是它的葉脈。 綠葉海蝸牛與植物的相似程度還不止於此:如果長時間不見陽光,它還會枯萎,由綠變棕,發黃,最後死亡。
生物特性
在成長過程中,它們貪食一種名叫Vaucheria litorea的藻類,身體的顏色逐漸變為濃綠,並保持終生。與此同時,出現了另一種更為奇特的現象:飽餐一頓後,它們可以接連幾個禮拜甚至幾個月不再進食。原來,這種海蝸牛不但能夠把吃下的綠藻中所含的葉綠體貯存下來,還對其加以利用,使之成為持久的食物來源。
機理分析
事實上,這些葉綠體即便在其他機體內也能進行光合作用,綠葉海蝸牛正是利用了這一特質,綠葉海蝸牛的身體也顯然適應了這種轉變。
美國緬因大學生物化學教授,綠葉海蝸牛研究專家瑪麗·蘭佛指出,“它們如何抵禦海蝸牛的消化液呢?
直到現在這仍是一個謎團。”當人吞下蔬菜後,體內消化道的酶會把蔬菜的細胞分解,這種作用使葉綠體
無法以任何形式存留。
這說明綠葉海蝸牛具有一種保存並不損害這種細胞器的非凡才能。在實驗室里,瑪麗·蘭佛注意到這種海蝸牛一生進食一次便已足矣。從享用完第一頓綠藻大餐起,這種軟體動物體內便充滿了葉綠體,從此便可終生禁食。雖然綠葉海蝸牛的生命周期並不是很長(9到10個月),但對於葉綠體來講已非常漫長。如同一部太陽能電池需要定期充電一樣,葉綠體要是沒有維持其功能運轉所必需的蛋白質,過不了幾天或個把月就能量耗盡了。
其他盜食質體的生物會再次吞食綠藻來更新自身的葉綠體儲備。綠葉海蝸牛則不然。在檢查了綠葉海蝸牛的基因組織,研究人員發現了與海藻Vaucheria litorea相同的psbO基因,這是對光合作用必需的一種蛋白質進行編碼的基因。看來,海蝸牛並不滿足於竊取植物身上的葉綠體,它還弄來了至少一種促使其運轉的基因。
在自然界中,類似這樣兩個不同物種間橫向的基因轉移(代際基因傳遞是為縱向)極為罕見。