這種海洋蠕蟲看似無法控制自己的身體,只能不斷地分叉,長出了數百個屁股。但其實,它生長每一步都在步步為營,為了生長和繁殖,它不僅將腸道外化,還演化出了具有自主能力的繁殖體。
撰文 | Jennifer Frazer
翻譯 | 趙冰瑩
審校 | 石云雷
想象一下,如果你有1000個屁股,會發(fā)生什么?目前,科學家僅發(fā)現有兩種動物會處于這種看似尷尬的境地,一種名為多尾分支裂蟲(Ramisyllis multicaudata)的海洋蠕蟲就是其中的一種。考慮到一只蠕蟲不可能隨意地長出這么多的屁股,一定有什么原因導致了這種結果。最近,一項新的解剖學研究為這種現象提供了一些有趣的線索。
不斷分叉的身體
這個故事開始時還比較正常。多尾分支裂蟲是一種多毛綱的動物,它棲息在澳大利亞北部海岸淺水珊瑚礁中的石海綿(Petrosia)的水通道里。它會將不起眼、慵懶的頭部深深地埋在海綿里。不久后,事情開始變得奇怪起來。
它的身體會開始不斷地分叉,且毫無規(guī)律可言,在分叉末端長出的屁股可能會通過海綿上的天然孔洞伸入海水中,沿著海綿的表面爬行。科學家們觀察到,一個小小的海綿上有100多個正在爬行的裂蟲,有時候一個孔洞中可能會伸出來超過10個裂蟲(這些都是裂蟲的分支)。雖然石海綿有很多了不起的特性,但是它們沒有知覺,在這種情況下,這肯定算是一個優(yōu)點。
此外,這種裂蟲每個長出來的分支都包含一套內部器官。根據一項于今年發(fā)表于《形態(tài)學雜志》的新研究,來自西班牙、澳大利亞和德國的國際研究團隊首次對這種裂蟲進行了詳細的解剖學研究,他們發(fā)現裂蟲分支的這些器官與沒有分叉的幼體并沒有區(qū)別。進一步研究發(fā)現,在裂蟲像迷宮一樣的身體中,腸道是連續(xù)的,但里面空無一物,其中并沒有發(fā)現海綿組織,也沒有發(fā)現任何類型的食物顆粒。
他們還發(fā)現裂蟲的后腸(相當于人體的大腸區(qū)域)被纖毛和微絨毛覆蓋,這些手指狀的延伸物可以最大限度地增加腸道的表面積,促進營養(yǎng)吸收。人體內也具有類似的腸道結構。這意味著它們的腸道仍會發(fā)揮作用,盡管這些龐大的動物如何靠看不見的食物生存仍然是一個謎團,畢竟它們只能靠一張無法調節(jié)大小的嘴來獲取食物。
不像動物的動物
但最有趣的是,這種明顯是動物的生物似乎采用了真菌的生活方式。當你在顯微鏡下觀察真菌,會看到一個具有分支的管道系統(tǒng),與這種裂蟲體內的腸道非常相似。這種相似性也暗示了這些裂蟲在海綿中可能會做的事。
真菌是吸收性的進食者。它們會進入食物內部,分泌消化酶消化食物,再將黏液吸收。而它們之所以形成高度分叉的絲狀身體,是因為可以擴大表面積。它們的整個身體里面都是腸子,而不是像人類的腸道位于一個較小的身體內部。在這種身體結構下,當你的身體越大,吃到的食物也就越多。
我們現在已經知道,軟體的海洋無脊椎動物可以通過它們的“皮膚”直接從海水中吸收溶解的有機物。然而,多尾分支裂蟲將這種能力提升到了一個全新的高度。一個解剖小組發(fā)現,這種裂蟲的身體上也可能覆蓋著長長的微絨毛。鑒于其身體構造盡力在擴大表面積,卻沒有對等的頭或嘴,人們不得不懷疑,它們已經像真菌一樣將身體外部的結構轉化為了內部結構。如果它們高度分叉的身體還不足以讓人聯想到真菌,還有另一個證據可以證明這一點:它們不同尋常的生殖系統(tǒng)。
第一條揭示它們的生活方式極其另類的線索是,這種裂蟲從來不會離開它們棲息的海綿。我們可以想到,一旦它們把數以千計的分枝狀觸角塞進石海綿的水通道中,就像對這座“海綿房子”做出了一個承諾,而通常解決繁殖的方式就是簡單地將數百萬個配子直接釋放到海水中。珊瑚和海葵就是通過這樣的方式繁殖的。
自主的繁殖體
但這并不是多尾分支裂蟲和許多其他的裂蟲科采用的方法。在它們身體的背面,有一個被稱為尾板的小尾巴(這種結構在三葉蟲中也存在)。這一結構的前端是裂蟲版本的植物頂端分生組織。這一結構也被稱為后生長區(qū),其中的干細胞不斷產生新的身體結構。裂蟲用利用這一結構來制造新的體節(jié)。但對于動物來說,這種情況并不常見,它會帶來一些不常見的結果。
有時,裂蟲上的這些結構并不會制造出一個新的標準體節(jié),而是開始形成一個包含基本腦部結構和四只眼睛的頭部,隨后會長出更多的、塞滿配子的體節(jié)。它會變成一個連接著母體的繁殖體,等待時機成熟時脫離。這些脫離的復制體擁有槳(體表的毛)、方向盤和性欲,除此之外并無其他。(在植物學上,這種結構也稱為“匍匐莖”,草莓莖和其他水平生長的植物的莖也被稱為匍匐莖。)
簡而言之,多尾分支裂蟲產生的自主性生殖腺處于一個模糊的中間地帶。它們所屬的群體,即裂蟲,在雙側對稱動物中可能是獨一無二的,這種奇怪的生殖策略被稱為 “孢芽形式的裂殖生殖“(gemmiparous schizogamy)。當然,在一些昆蟲中也會出現類似的情況,通常以幼蟲的形式生活更長的時間,只會短暫地變成成蟲。這是一種非常“真菌”的做法。
事實上,在裂蟲的分枝上形成的“匍匐莖”極其類似于一種真菌——鐮刀菌(Fusarium),后者會產生獨特的船形孢子。其他不會產生分枝的裂蟲形成的匍匐莖也可以形成束或鏈狀結構,就像真菌孢子一樣。或許正是這種繁殖特性使裂蟲生長出多個身體分支。它們通過幾個基因突變,將普通的身體分支轉變成了具有性自主能力的克隆體。
不過,我對這個故事中的一些地方仍然感到困惑。如果它們的整個身體都能吸收溶解的食物,為什么會促使無數的分枝達到海綿的表面呢?在科學家解剖的一個標本中,發(fā)現了裂蟲大量屁股都塞進了海綿的死角。科學家們對此的解釋是,這是裂蟲為到達海綿表面而進行的失敗的嘗試。
它們的尾巴還含有一種功能不明的亮白色色素,無論它們是否到達海綿表面,都會產生這種色素。為什么為尾巴找到一個出口這么重要?溶解在海綿外的有機物真的那么美味嗎?為什么它們的尾部要涂上類似于公路反光漆一樣的東西呢?只是為了防曬嗎還是有其他的用途?盡管這種裂蟲正在做如果我有一千只腳時會做的事——搖晃它們,但我們仍不清楚它們這樣做的真實目的是什么。
原文鏈接:
https://www.scientificamerican.com/article/one-head-1-000-rear-ends-the-tale-of-a-deeply-weird-worm/
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