水螅,這種奇特動(dòng)物對于一些讀者來說可能會有點(diǎn)陌生,但是它們絕對是最讓生物學(xué)家著迷的動(dòng)物群體之一。 生物學(xué)家們很喜歡對它們施加各種暴力,然后觀察它們的再生能力,而水螅也從來不會讓人失望。 最常見的實(shí)驗(yàn)是,將水螅切成兩半,只要幾天時(shí)間,切下的頭部就會長出一個(gè)新的身體,而身體也會長出一個(gè)新的頭來,從此變成兩只水螅,唯一的問題是兩只水螅誰也不認(rèn)識誰。 事實(shí)上,這些動(dòng)物遠(yuǎn)不止再生能力突出這一點(diǎn)讓人著迷,它們是相當(dāng)獨(dú)特的動(dòng)物群體,甚至可能掌握了永生的秘密! 水螅是刺胞動(dòng)物門水螅鋼下一個(gè)類群的總稱,它們分布在全世界的淡水和海水中,體長在10-20毫米之間。 水螅綱的許多成員在發(fā)育過程中,都會經(jīng)歷從相對安靜的水螅體到能夠自由游動(dòng)的水母體轉(zhuǎn)變,這也是其它許多種類刺胞動(dòng)物的一個(gè)發(fā)育特征。 但是我們這里所說的水螅,這個(gè)群體在發(fā)育過程中不會跨越水螅體階段,它們一生都是長著一個(gè)管狀的身體,加一個(gè)被觸手包裹的頭部。 水螅的尾部會分泌粘性物質(zhì),可以將自己粘附在水生植物,以及落葉、枯枝等漂浮物上,等待水蚤等水生小型無脊椎動(dòng)物靠近,并捕食它們。 △ 刺胞動(dòng)物刺細(xì)胞的工作原理 它們頭部的觸手非常靈活,且可以伸長到身體的四五倍長,一旦觸手接觸到獵物,就會激發(fā)它們作為刺胞動(dòng)物的本能,刺細(xì)胞中的刺絲囊會瞬間射向獵物,并注射神經(jīng)毒素來麻痹獵物,然后所有的觸手都會在短時(shí)間內(nèi)參與攻擊,30秒內(nèi)就能制服獵物。 水螅在不進(jìn)食時(shí),它們嘴巴和身體的其余部分都被一層連續(xù)的細(xì)胞封住,所以當(dāng)它們捕捉到獵物時(shí),它們需要在身體上撕開一個(gè)洞來吞噬獵物。 它通過發(fā)送神經(jīng)信號將嘴巴張開,然后身體表層被長大的嘴巴撕開,它們的嘴巴能夠張大到足以吞下比自己更大的獵物。 作為刺胞動(dòng)物,水螅的身體結(jié)構(gòu)非常原始或者簡單,它們沒有我們熟悉的那些動(dòng)物器官,也沒有可識別的大腦和真正的肌肉,但是在捕獵這件事上,它們算得上高效。 您會發(fā)現(xiàn),水螅要么是棕褐色的,要么是綠色的,對于那些綠色的水螅來說,實(shí)際上它們并不需要太努力地去捕食獵物。 因?yàn)樵陂L期進(jìn)化過程中,它們與一些藻類形成了有趣的共生關(guān)系。 這類水螅被稱為綠水螅,它們讓那些單細(xì)胞藻類在自己的體內(nèi)生存繁衍,綠色的身體是因?yàn)樵孱惖娜~綠體。 所以,您可能已經(jīng)猜到了,它們的共生關(guān)系就是水螅給藻類提供庇護(hù)所,而藻類通過光合作用給水螅提供一些能量。 當(dāng)然,科學(xué)家最關(guān)心還是水螅的再生能力,幾個(gè)世紀(jì)以來,生物學(xué)家在水螅身上做了無數(shù)的實(shí)驗(yàn)來觀察它們的再生能力。 然而,隨著研究的深入,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)水??赡苁钦嬲軌蛴郎膭?dòng)物。 1998年,生物學(xué)家丹尼爾·馬丁內(nèi)斯 (Daniel Martinez) 第一次提出這種動(dòng)物在生物學(xué)上是永生的,他通過研究水螅隨著時(shí)間推移死亡率變化情況來判斷這一點(diǎn)。 關(guān)于如何描述衰老現(xiàn)象,有兩個(gè)關(guān)鍵的指標(biāo),一個(gè)是隨著時(shí)間推移死亡率顯著增加,另一個(gè)繁殖能力下降。 但是,丹尼爾·馬丁內(nèi)斯的實(shí)驗(yàn)證明,水螅無論年齡大小,死亡率都保持在每年每167只水螅1只死亡的水平。 之后科學(xué)家證明了水螅確實(shí)不會衰老,原因是它們的干細(xì)胞具有無限自我更新的能力,大約20天時(shí)間,水螅就會自我更新一次。 干細(xì)胞能夠不斷分裂并分化成身體的任何細(xì)胞類型,人類和其它大部分動(dòng)物也都有這種細(xì)胞,不過它通常只出現(xiàn)在胚胎發(fā)育的最初幾天。 一條水螅由5萬到10萬個(gè)細(xì)胞組成,而幾乎所有這些細(xì)胞都是由三種特定的干細(xì)胞群組成,因此水螅有會被稱作“胚胎動(dòng)物”。 水螅有著極強(qiáng)的再生能力也是因?yàn)樗鼈兊母杉?xì)胞,因?yàn)檫@些干細(xì)胞可以讓它們身體缺什么就發(fā)育出什么。 也正是由于干細(xì)胞的全身分布,實(shí)際上無論你怎么切水螅,切成幾塊,只要生長條件允許,它們切下的身體部分就會發(fā)育成一只新水螅。 不過,強(qiáng)大的再生能力,以及不會衰老的體質(zhì),并不意味著這種動(dòng)物不會死亡,實(shí)際上水螅非常脆弱,甚至環(huán)境稍有變化它們都無法存活。 有趣的是,當(dāng)環(huán)境變得惡劣時(shí),它們就會發(fā)育出卵巢和精巢,轉(zhuǎn)向有性生殖,以此來提高基因的多樣性試圖適應(yīng)環(huán)境。 △ 水螅的出芽繁殖過程 而正常情況下,它們是以出芽的方式進(jìn)行無性生殖——就是在身體上長出一個(gè)側(cè)芽,隨著時(shí)間推移這個(gè)芽脫落變成新的個(gè)體。 好了,水螅的探索就到此為止,這種動(dòng)物簡單的身體結(jié)構(gòu)經(jīng)常掩蓋了它們生命的復(fù)雜性,您很難想象如此簡單的動(dòng)物擁有強(qiáng)大的捕食能力,以及無休止的身體更新和再生能力。 |
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