不朽的水母:**Turritopsis dohrnii** 的永生之谜
正文:
通常情况下,我们所熟知的水母——那种带有刺痛触须、如外星生物般凝胶状的海洋生物——仅仅是其生命周期的最后阶段。
至少通常是这样。
并非所有的水母都遵循相同的规则,而有一种水母可能已经发现了永生的秘密。
不朽的水母是如何永生的?
大多数水母物种的生命周期相似。博物馆馆长 Miranda Lowe 解释说:“它们有卵子和精子,这些会被释放出来进行受精,然后由此产生自由游动的幼虫形态。
“幼虫会在水流中移动,直到找到坚硬的表面来安顿自己。然后它会开始成熟和生长。幼虫成熟为水螅体,水螅体随后会出芽并成熟为幼年水母。”
成年水母被称为 medusa(水母体)。水母属于一个名为 Cnidaria(刺胞动物门)的类群,其中还包括海葵和珊瑚。作为动物,它们也遵循生老病死的自然规律——但有一种水母却打破了这个规则。
此图展示了 Turritopsis 水母的不同生命阶段。图片来自 Wikimedia Commonsopens in a new window
水螅纲动物 Turritopsis dohrnii,一种宽和高都只有约 4.5 毫米的生物(可能比你小指上的指甲还小),实际上可以逆转其生命周期。它因此被称为“不朽的水母”。
当这种水母体的身体受到物理损伤或遇到饥饿等压力时,它不会死亡,而是会收缩自身,重新吸收触须并失去游泳能力。然后,它会像一个球状的囊肿一样沉降在海底。
在接下来的 24-36 小时内opens in a new window,这个球状物会发育成一个新的水螅体——水母之前的生命阶段——在成熟后,水母体会从中出芽。这种现象被比作opens in a new window一只蝴蝶,如果它不死亡,而是能够变回毛毛虫,然后再一次变态成成年蝴蝶。
水母这种非凡转变背后的过程称为转分化,非常罕见。
水母体细胞和水螅体细胞是不同的——一些细胞和器官只存在于水螅体中,另一些只存在于成年水母中。转分化会将水母体中已分化的细胞重新编程为已分化的水螅体细胞,从而使水母能够以完全不同的身体结构重新生长,成为它们最近才存在过的自由游动的水母体。然后,它们可以像往常一样从那里再次成熟,产生新的、基因相同的的水母体。
这种生命周期的逆转可以重复进行,在理想条件下,这些水母可能永远不会因年老而死亡。
Miranda 说:“我们可能被体型更大的水母吸引了注意力,但像这种微小的生物可以为我们对这些动物的科学研究提供如此多的信息。”
Turritopsis 是一种微小的、半透明的水母属。图片来自 The Freshwater and Marine Image Bankopens in a new window
谁发现了不朽的水母?
T. dohrnii 这个物种最早由科学家于 1883 年描述。100 年后,也就是 20 世纪 80 年代,它们的永生能力才被意外发现。
学生 Christian Sommer 和 Giorgio Bavestrello 收集了 Turritopsis 水螅体,他们保存并监测这些水螅体,直到水母体被释放出来。人们认为这些水母体必须成熟后才能产卵并产生幼虫,但当下次检查罐子时,他们惊讶地发现了很多新定居的水螅体。
他们继续观察这些水母,发现当受到压力时,水母体会落到罐底并转化为水螅体,而没有发生受精或典型的幼虫阶段。这项发现opens in a new window,加上“不朽的水母”这个引人注目的昵称,引起了全世界的关注。
不朽的水母会死亡吗?
T. dohrnii 可能会打破规则来恢复活力,但它并非总能逃脱死亡。例如,包括不朽水母在内的水母是其他动物(如鱼类和海龟)的猎物。水螅体也几乎无法防御 海蛞蝓 和甲壳类动物等动物的捕食。
了解包括 T. dohrnii 在内的水母可以存活多久可能很棘手。
Miranda 解释说:“许多深海科学需要很长时间,而且长期观察变化非常昂贵。水母还必须有完美的环境条件,在那里它们不会受到任何外部因素的伤害,例如人类或其他捕食者。”
这是 Turritopsis rubra, 一种与 T. dohrnii 非常接近的水母。目前尚不清楚该物种是否可以变回水螅体。© Tony Willsopens in a new window via Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0opens in a new window)
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T. dohrnii 非常敏感,因此也很难在实验室中进行饲养研究。但尽管存在挑战,但已知一位科学家在长期圈养不朽的水母方面取得了成功。
自 20 世纪 90 年代以来,日本科学家 Shin Kubota 一直保持着不朽水母种群通过其不寻常的来回生命周期循环。他与该物种合作的工作非常耗时opens in a new window,Kubota 需要每天监测和照顾这些水母群,甚至必须在显微镜下切碎它们的丰年虾卵微型食物,以便它们足够小,供这些微小水母食用。
但通过他的努力,Kubota 报告称opens in a new window,在两年多的时间里,圈养的水母群自然地恢复了活力多达 10 次,有时间隔只有一个月。
不朽的水母在哪里被发现?
人们认为不朽的水母起源于地中海,但现在它们遍布世界各地的海洋。人们认为这种最近才被注意到的入侵可能主要是由人类造成的。
一种流行的理论是,船只通过地球海洋广泛传播了这些生物。毕竟,水母的永生使它成为一个出色的“搭便车者”。
压舱水被泵入和泵出货船和游轮等船只,以保持稳定性。不朽的水母很可能被吸入这些水中,并且由于它们能够在遇到压力(例如缺乏食物)时逆转其生命周期,因此能够在跨洋航行中幸存下来。
北美洲的斑马贻贝每年造成数百万美元的损失。图片来自 D. Jude, University of Michiganopens in a new window via Wikimedia Commons
不朽的水母也相对不引人注目,这可能导致其传播难以被发现。它很小且半透明,并且根据其在世界上的生活地点,可能具有不同的特征。从一项opens in a new window关于世界各地 T. dohrnii 的研究中,研究人员发现,巴拿马等热带地区的不朽水母只有八根触须,而地中海和日本等较温和水域的水母可能有 24 根或更多。目前尚不清楚它们为何不同。
不朽的水母在全球的传播可能长期未被注意到的另一个原因是它们没有明显的不利影响。入侵物种 可能会带来问题,有些(例如北美洲的斑马贻贝)会造成严重破坏,需要花费巨额资金才能修复。另一些(例如大约 30 年前被引入哥伦比亚的河马opens in a new window)对其共存的本地野生动物构成威胁。
虽然尚未发现与不朽水母相关的重大问题,但它们在人类手中悄无声息地传播再次提醒我们人类对自然世界的影响,即使我们没有注意到我们所产生的影响。