加载中…
个人资料
sciencevie
sciencevie
  • 博客等级:
  • 博客积分:0
  • 博客访问:1,010,771
  • 关注人气:627
  • 获赠金笔:0支
  • 赠出金笔:0支
  • 荣誉徽章:
相关博文
推荐博文
谁看过这篇博文
加载中…
正文 字体大小:

不死水母征服地球

(2009-11-27 16:38:44)
标签:

杂谈

  外来物种入侵是破坏生物多样性的第二大原因。通常,这种反客为主的现象都会闹得轰轰烈烈,比如频繁出现于日本海的野村水母(Nemopilema nomurai),这种巨型水母身长可达两米。然而,又有多少物种扩张是在不为人知的情况下发生的呢?这也正是道恩灯塔水母(Turritopsis dohrnii)向我们提出的问题。


  道恩灯塔水母本不具侵略性。这种半透明的水母生活在太平洋及大西洋水域,体型小得几乎无法辨认,即便是成年个体也不过指甲盖大小。身为刺胞动物门(cnidaria)中一员,它们几毫米的躯体内备足了刺细胞。不过,你可不要指望通过道恩灯塔水母的蜇刺觉察到它们的存在,由于太小,它们的刺细胞对人类并不造成危害。可低调的道恩灯塔水母似乎嫌自己隐蔽得还不够,还会根据所处的水域改变自身形态:在热带水域,它们有8条触手,而在温带水域则有24条甚至更多。这个戏法使人们很难意识到它们在各大洋的扩张。


  然而,1883年首次在地中海获得记载的道恩灯塔水母并不是一种普通的水母。上世纪90年代科学家们便认识到,这种胶质低级生物拥有一种不可思议的能力:它们居然能够返老还童!这在动物界中可谓独一无二。道恩灯塔水母可以通过变形,重返幼年阶段,然后重新开始生命过程,再次变老。这好比蝴蝶为了避免死亡而突然化身为蛹,从而获得第二次生命……道恩灯塔水母能够随心所欲地重复这样的奇迹,很有长生不老的潜质——当然,它们还是会死的,否则我们早就被“水母汤”淹没了。但依靠这无与伦比的天赋——尽管其确切机制还是个谜,道恩灯塔水母已悄然攻占了整个地球,而我们几乎还被蒙在鼓里。


  玛利亚·琵雅·米列塔(Maria Pia Miglietta)也是偶然才发现了道恩灯塔水母在全球的扩张。美国宾夕法尼亚大学的这位水螅虫纲(水母所在的分类)专家一直对灯塔水母的种系发生史感兴趣,她试图通过研究各种灯塔水母的基因组,勾勒出它们的演化历程,从而了解它们之间的亲缘关系。


  
对生态有何影响?


  为此,玛利亚·琵雅·米列塔致力于研究线粒体16S基因,这是物种识别时常用的一种手段。她在世界各地提取了多组灯塔水母样本,对它们的线粒体16S基因做了比较,结果令人大跌眼镜。无论是日本南部还是北部,意大利还是西班牙,新西兰还是塔斯马尼亚,美国东部还是巴拿马的东西海岸,所有水域灯塔水母的线粒体16S基因都完全一致。也就是说,尽管这些水母外形不同,生活区域也相隔万里,但它们却同属一类,都是道恩灯塔水母。“这真是令人万分惊讶。我没有想到,同一个物种竟然可以覆盖如此广阔的地域。”玛利亚·琵雅·米列塔回顾道。最近,这位生物学家和史密森学会巴拿马热带研究院(Smithsonian Tropical Research Institute)的哈利劳·来西奥斯(Harilaos Lessios)共同撰写了一篇文章,以引起科学界对这一“无声扩张”的警觉。


  可是,道恩灯塔水母是如何占领整个世界的呢?水母属海洋浮游生物,它们随波逐流,而无力逆流而动。它们只能做一些短距离的上浮下潜,尾随那些微小的浮游生物并捕食它们。晚上,它们浮上海面,白天则重新潜回水底深处。在这一点上,道恩灯塔水母和其他水母并无二致。虽然它们能令人羡慕地“返老还童”,却没有长途远游的本领。更何况,它们必然是在极短的时间里完成这等伟业的!玛利亚·琵雅·米列塔指出:“道恩灯塔水母的扩张可能是在近期发生的。各地样本的线粒体16S基因完全一致,这意味着它们还没来得及根据进化原则发生改变、产生分化。”之所以能如此迅速地占领了各大洋,道恩灯塔水母无疑找到了一位得力的帮手——人类。无数船只穿梭在大洋之上,道恩灯塔水母便钻入了这些船只的压载舱。


  过去,充当船只压舱物的都是沙石。自1880年起,人们改用海水压舱,因为这样更加省时省力。于是,船只的压载舱便成了海洋生物迁徙的主要媒介。空船在出发前,从出发港抽取海水,灌满压载舱;抵达目的港后,再将压载舱内的海水,连同海水中的各种生物体,一起排出…… 2008年,美国波特兰州立大学的一个研究小组在伊安·C.戴维森(Ian C.Davidson)的领导下,对两艘货船离港前和抵港后压舱海水所含物质进行了分析。结果表明,十几种无脊椎动物在航行途中迅速繁殖,其中道恩灯塔水母赫然在列。玛利亚·琵雅·米列塔感叹道:“此时此刻,水母正在坐船周游世界!”


  对此,人类有必要惴惴不安吗?到目前为止,还无人知道如此大规模的水母扩张会对生态和经济造成什么影响。不过,玛利亚·琵雅·米列塔和哈利劳·来西奥斯在他们的文章中指出,由人类造成的物种扩张往往会引起严重的后果。这样的例子并不少见。淡海栉水母(Mnemiopsis leidyi)原产美洲,它们利用船只的压载舱到达黑海,在上世纪90年代对当地的鳀鱼捕捞业造成了重大破坏。二战末期,棕树蛇(Boiga irregularis)隐藏在一架军用飞机上来到关岛,使得当地多种特有鸟类灭绝。原先生活在黑海和里海的斑纹蚌(Dreissena polymorpha)也搭乘便船占领了北美各大湖泊,它们吸附在各种水下设备上,每年造成几百万美元的损失。


  然而,这两位科学家并没有对此类将来可能出现的问题进行预测,他们倒是对道恩灯塔水母这种大规模扩张的隐蔽性感到忧心忡忡。谁说不是呢。水母是一种特别脆弱的胶质生物,它们既没有硬骨,也没有软骨,更谈不上骨架或是可以保护自己的甲壳或贝壳。水母就这样不带任何防具,光秃秃地在水中游弋,一个气泡就能让它们粉身碎骨。既然如此,道恩灯塔水母又是如何在动荡的船舱中,成功跨越上万公里,却安然无恙呢?也许你忘了它们独特的返老还童功夫。只要道恩灯塔水母感到一丁点紧张,比如饥饿或认为末日来临,它们就会启动这一机制。而船舶压载舱的环境恰恰就给它们带来这种感觉。


  要弄明白道恩灯塔水母在压载舱中的反应,就必须先简单地叙述一下它的生命周期。一般情况下,体型微小的水母以正常的方式出生和死亡。雄水母和雌水母分别在水中释放出精子或卵子,卵子在受精几小时后孵化成幼虫,幼虫尽力吸附在一个支撑物上。大多数水母在生命过程中要经历两个阶段。先是固着阶段,其形态为水螅;然后是自由阶段,其形态为水母。道恩灯塔水母的幼虫固着在支撑物上后,体形伸长,躯干上端会长出一个带有多个触手的冠状体,这就是水螅。在水螅触手下的躯干上会出现一些芽状物,到了特定时期从水螅身上脱落,变成小水母,从此开始它们自身成长、繁殖以至死亡的过程。这便是道恩灯塔水母完整的生命循环。


  
灯塔水母在船上大量繁殖


  然而,在船上,情况就大不一样了。道恩灯塔水母随着压舱海水颠簸翻滚,面临着受伤、挨饿、环境骤变(海水温度、咸度变化)等风险,没有安全感。于是,它们决定逆时而行,重新回到幼年的固着阶段去。它们收起触手,缩小身体,直至重新成为一个吸附在支撑物上的小躯干——水螅。“道恩灯塔水母颠倒了它们的生命周期。”意大利莱切大学生物学家斯特凡诺·皮拉伊诺(Stefano Piraino)解释道,他是最早研究这一现象的科学家之一,“道恩灯塔水母是迄今已知的唯一能在性成熟后重返幼年期的多细胞生物。”


  这样的生命逆转,与一种名为“转分化”(transdifferentiation)的极其特殊的细胞生长过程有关。肌体在受精到成熟的发育过程中,其构成细胞会慢慢分化成神经细胞、肌肉细胞等。而转分化则是这一过程的逆向形式,指一些具有专门功能的细胞重新回到最初未分化时的状态。那究竟是什么机制造就了这种现象呢?“我们发现了几个在分化过程中非常活跃的基因。”斯特凡诺·皮拉伊诺指出。但总体来说,转分化现象仍然是一个未解之谜。


  唯一可确定的是,转分化使道恩灯塔水母成为船舶压载舱的成功“搭乘者”。水螅们在船上进行无性繁殖,群居而生,一旦到了适宜的环境中便释放出数以千计的水母!就这样,道恩灯塔水母在科学家的眼皮底下,悄悄地占领了世界各地,而人们却还不知道它们最先是从哪里出发的,因为道恩灯塔水母可以根据到达的水域而改变自己的外形。


  
颠倒生命的水母


    正常情况下,道恩灯塔水母按出生、繁殖、死亡的顺序度过一生。但当它感到紧张时,便会收缩,直到回复至到幼年的固着状态,再次成为吸附在海底的水螅……这些水螅会再度分化成无数的水母!事实上,很多水母的一生都要经历固着和自由这两个阶段。

    道恩灯塔水母颠倒了它们的生命周期,是迄今已知的唯一能在性成熟后重返幼年期的多细胞生物。


  
淡海栉水母:令人担忧的先例


  淡海栉水母是一种看似无甚危害的半透明小水母。事实上,它是一种近似水母的海生无脊椎生物。上世纪90年代,它对黑海的鳀鱼捕捞业造成了重大损害。这些原产于美洲大西洋沿岸的淡海栉水母,可能是通过一艘货船的压载舱来到欧洲海域的。1982年,一位生物学家首次在黑海发现了它们的存在。那时候,这种入侵物种就已经开始了大量繁殖,有时每立方米海水中的数量竟可多达500只!它们吃光了海里的鱼卵和鱼苗,导致渔获量迅速下滑。鳀鱼产量从1984年的20.4万吨直线下降到1993年的200吨。直到没有了食物,淡海栉水母的数量才得到了自行控制。
  
  

0

阅读 评论 收藏 转载 喜欢 打印举报/Report
  • 评论加载中,请稍候...
发评论

    发评论

    以上网友发言只代表其个人观点,不代表新浪网的观点或立场。

      

    新浪BLOG意见反馈留言板 电话:4000520066 提示音后按1键(按当地市话标准计费) 欢迎批评指正

    新浪简介 | About Sina | 广告服务 | 联系我们 | 招聘信息 | 网站律师 | SINA English | 会员注册 | 产品答疑

    新浪公司 版权所有