来源:BioArt植物
如果要评选世界奇葩生物,海蛞蝓绝对榜上有名。这类软体动物是雌雄同体,不仅“能攻能受”,还可以群体交配。它们也是偷窃大师,有的能用食物中的色素给皮肤换色,有的还会存储猎物的细胞。
它们当中,还有号称动物界终极“死宅”的绿叶海天牛(Elysia chlorotica)。这种海蛞蝓只有不到5厘米长,却能在长达9个月甚至更长的时间里不吃东西,只依靠皮肤里的叶绿体进行光合作用来维持生命。
“偷来”的叶绿体
等一下,动物哪里来的叶绿体?而且这些叶绿体居然还有用?其实答案很简单,叶绿体是它们在啃食藻类时“偷”来的。一般来说,叶绿体被动物吞食后,会被动物的肠胃破坏掉,或者遭到免疫系统的攻击。但绿叶海天牛不仅能利用叶绿体进行光合作用,而且还不会受到它们的伤害——大部分动物不能承受叶绿体光合作用产生的游离氧。其实,除了绿叶海天牛,还有其他一些种类的海蛞蝓能够夺取藻类的叶绿体,用其捕获某些射线等。不过它们需要不断地更新叶绿体,这是因为叶绿体的正常工作要消耗各种蛋白质,而生产这些蛋白质的相关基因只存在于藻类的核基因中,被“偷走”的叶绿体是无法自产自足的。虽然叶绿体内部也有DNA,但生产的蛋白质并不能自给自足。图片:Kelvinsong / wikipedia换句话说,要维持叶绿体的话,动物必须利用藻类基因或者藻类基因表达的产物,但绿叶海天牛似乎不用担心这一点。有研究表明,它们通过进食,能将藻类的基因转移至自身的基因组。这是一种惊人的生化本领,我们或许可以利用类似的方法来操控人类或其他动物的基因。不过也有研究者对此提出质疑,他们发现,绿叶海天牛的卵和幼虫体内就已经存在藻类基因,这意味着这些基因可能是与生俱来的。
前景与阻碍
叶绿体的维持机制也许不仅仅和藻类基因有关。最近发表于《分子生物学和演化》的研究发现,绿叶海天牛自身的免疫系统也在这个过程中起到了关键的作用。当绿叶海天牛获得叶绿体时,一些基因表达产物会抑制它的免疫系统,同时,氧化应激机制相关基因的活性也增加了。研究者还指出,珊瑚及其共生光合藻类之间也有同样的互动机制。能够维持叶绿体,还不会受到外源基因的损害,绿叶海天牛的这种能力具有广泛的研究前景,进一步的研究有望应用于免疫学和基因治疗等领域。然而,研究面临的阻碍也很多,比如绿叶海天牛会分泌大量黏液,增加DNA和分子分析的复杂程度。此外,为数不多的研究者中的大部分都已退休,还有人换了别的研究方向(摊手)。
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