栉水母是地球上最古老的动物之一,可以与另一种动物融合

汽车作者 / 花爷 / 2025-04-01 01:17
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    2023年的一个夏夜,Kei Jokura兴奋地走进马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的海洋生物学实验室,手里拿着一个烧杯里的一团东

  

  2023年的一个夏夜,Kei Jokura兴奋地走进马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的海洋生物学实验室,手里拿着一个烧杯里的一团东西。

  生物学家刚从一楼出来,那里的水箱里有一群胶状的栉水母。

  这个斑点比其他的都大,看起来好像是两个水母合二为一了。

  “一开始我不敢相信自己的眼睛,”Jokura回忆说,他当时是英国埃克塞特大学的博士后研究员。

  科罗拉多州立大学的博士后研究员玛丽安娜·罗德里格斯-圣地亚哥(Mariana Rodriguez-Santiago)在乔库拉出现时正在做自己的项目。

  “我们都很惊讶,心想,‘它们怎么能融合在一起,还能像一个整体一样游泳和移动?’”她说。

  她抓起一个移液管,轻轻地戳了戳其中一个水母。它扭动。与此同时,似乎与它相连的那个人也跟着走了。

  “我们想,‘他们能有同样的感觉吗?他们是一个人吗?两个人吗?我们如何解开这个谜团?’”她回忆道。

  在接下来的几个星期里,罗德里格斯-圣地亚哥帮助乔库拉将多对栉水母(科学上称为leidyi记忆水母)组合在一起,看看会发生什么。

  由Jokura领导的研究结果发表在10月7日的《当代生物学》杂志上,研究结果表明,不仅两只水母的身体融合在一起,它们的神经和消化系统也融合在一起。

  两个人实际上合二为一了。

  “这种融合现象无疑带来了许多有趣的问题,比如哪些基因参与了融合,神经信号发生了什么,以及什么定义了‘自我’和‘非我’,”目前在日本国立基础生物学研究所(National Institute for Basic Biology)担任博士后研究员的佐仓说。

  “每一个主题都有可能挑战我们对生物学的基本理解。”

  栉水母在世界各地的沿海水域和深海中都有发现。虽然它们看起来和水母很像,但它们不蜇人,属于不同的门,栉水母,在希腊语中是“梳子的持有者”的意思。

  它们的名字来自于它们的梳子,一排排像头发一样的附属物,叫做纤毛,它们用来在水中移动。

  栉水母即使不是地球上最古老的动物之一,也很可能是生命树上所有其他动物的姐妹,所以“它们提供了一个真正独特的机会来研究神经系统功能的基本方面,”该研究的合著者罗德里格斯-圣地亚哥说。

  挪威卑尔根大学(University of Bergen)的进化生物学家和研究员帕维尔·伯克哈特(Pawel Burkhardt)说:“它们属于最早的动物进化时就存在的一群动物。”

  伯克哈德是去年10月发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的另一篇关于M. leidyi的报告的合著者,该报告显示,水母能够向后发育,在受到压力后恢复到早期的生命阶段。

  他没有参与发表在《当代生物学》上的这项研究。

  他说:“最近的两篇论文强调,栉水母有机会迅速适应不断变化的环境,它们的发育程序可能比其他动物更灵活。”

  Jokura的论文认为,也可能是栉水母缺乏保护性的同种异体识别机制,这种机制使一种生物能够区分自己的细胞和组织与另一种生物的细胞和组织。

  以人类为例,同种异体识别是移植手术中发生的器官排斥反应的基础。

  Jokura在研究M. leidyi对光的反应时,发现两个受伤的标本连在了一起。

  出于对重现这一现象的好奇,他和罗德里格斯-圣地亚哥开始了实验。

  他们切下几个水母的部分,并将切除的成对放在培养皿中过夜。

  十对水母中有九对融合成功,导致动物有两个感觉器官和两组肛门开口,而典型的水母只有一个。

  Jokura说,事实证明,聚变发生的速度比研究人员预期的要快得多。

  “为了观察融合过程——何时以及如何发生——我们进行了延时成像,”他说。研究小组把切好的果冻放在一起等待。

  起初,水母继续独立收缩肌肉。

  不到一个小时,它们的节奏开始同步。到两小时的时候,他们已经同步了。

  当轻轻戳一侧时,结合后的有机体的两侧会同时收缩。

  成像显示了融合的另一个层面:动物的消化系统也合并了。

  研究人员将一只荧光标记的盐水虾喂进一对融合了两天的水母的一只嘴里。

  然后,研究小组通过显微镜追踪了食物的运动轨迹。

  被消化的颗粒沿着消化道,穿过融合边界,进入另一只动物的消化道——“这样另一只动物就可以把食物拉出来,”罗德里格斯-圣地亚哥解释说。

  最终,废物被两个肛门排出,每个肛门在自己的时间排出。

  罗德里格斯-圣地亚哥认为这项研究最有趣的地方在于,它对她所认为的自我与他人之间“相当严格的界限”提出了质疑。

  异体识别被认为是一种保护性适应,因为它使身体能够排斥可能引入危险疾病的外来细胞。

  但这些动物“绕过了这种感官排斥,从而有可能获得更好的生存机会,”她说。

  伯克哈德认为,这些发现可能会引导科学家了解动物何时进化出同种异体识别,以及简单的神经系统是如何形成和处理信息的。

  Jokura想进一步研究水母的神经系统在融合后是如何融合的。“我想研究一下他们的‘思想’是如何融合在一起的,”他说。

  “通过可视化神经网络,我们或许能够探索意识融合之类的东西。”

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