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天了嚕!這三種動物竟然會「光合作用」?

你知道嗎?不是只有植物能夠進行光合作用,下面這3種奇特的動物都會光合作用哦~

1、葉羊(海蛞蝓)

海蛞蝓[kuòyú](costasiella kuroshimae),或者可以簡稱它為「葉羊」(英文簡稱:Leaf Sheep,國內也稱海兔)。

身體軟綿綿的,像是披上有著毛茸茸的觸角、還有無辜的小眼睛,萌萌噠的外衣的小綿羊。這種可愛的海洋生物擁有明亮的眼睛和可愛的觸角,這讓它看起來很像卡通小綿羊。「葉羊」以進食海藻為生——看上去就像真的小羊一樣。更讓人覺得不可思議的是,「葉羊」只能長到5mm長。

它是甲殼類軟體動物家族中的一個特殊的成員。它們的貝殼已經退化為內殼。背面有透明的薄薄的殼皮,殼皮一般呈白色,有珍珠光澤。

一開始,它們並不是綠色的。它們從卵里孵出來之後,在沒吃海藻之前,它們一直是透明的,並且與它們的父母長得並不相像。直到吃了藻類之後,它們才會慢慢的變成綠色,發育成熟。

它們利用裝進體內的葉綠素,為自己製造養分。這樣海蛞蝓就不用進食了,每天晒晒太陽,即可存活下來。雖然有這項黑科技幫忙,但葉羊並不是吃了一次就可以享用終身的。葉綠體要想執行光合作用,需要各種不同的蛋白。葉羊自己是無法全部合成這麼多種不同的蛋白的,而且,隨著蛋白的不斷消耗,總有一天是會坐吃山空的,所以它要隔三差五的去補充新的蛋白以及葉綠體。

光合作用的原理:

「葉羊」是世界上少有的可以進行光合作用的動物。當它們進食海藻時,可以吸收食物裡面的葉綠素,並將其轉化到體內。這個過程被稱為盜食質體(kleptoplasty.)。盜食體質只可以在單細胞生物進行,使它們能進行光合作用,得以生存。

2、綠葉海蛞蝓

綠葉海蛞蝓是一種更為高級的可以進行光合作用的海蛞蝓。與葉羊的不同之處在於,葉羊是對各種藻類都來者不拒的,但是,綠葉海蛞蝓很挑嘴,它們只吃濱海無隔藻(無隔藻屬)。葉羊不能做到真正的不吃不喝,但是綠葉海蛞蝓卻能只靠幼年吃的藻類存活9-10個月,並且其中不需要吃任何的東西補充。對於奪取來的葉綠素,葉羊的做法是裝進細胞里,並定期供給蛋白。但是綠葉海蛞蝓卻能奪取基因,並可以讓這種基因流傳給下一代。但是,綠葉海蛞蝓的壽命只有一年。

本來我們認為。他們會俘獲所吃藻類的葉綠體,儲存在自己體內。從而得到光合作用的超能力。但科學家在其胚胎體內也有葉綠體。所以光合作用的基因可能是他們自己產生的。

科學家發現綠葉海蛞蝓能夠盜取所吞食海藻中的基因,使自己具有「光合作用」功能,像植物一樣從太陽光線中獲得能量。

它能夠將海藻中的基因合併入自己的染色體中,使其能夠進行光合作用。在這一過程中,綠葉海蛞蝓可以進行光合作用,使用太陽能量將二氧化碳和水轉變為維持生存的營養物質。

研究人員認為,很可能這種劫持其它生物基因的方法,用於建立一種治療人類遺傳性疾病的新型醫學方案。美國南佛羅里達大學和馬里蘭大學生物學家西德尼-皮爾斯(Sidney Pierce)教授稱,此前我們未發現地球上哪一種動物能夠盜取綠藻基因,與自己體內細胞結合在一起,然而綠葉海蛞蝓卻實現了。

綠葉海蛞蝓依賴陽光獲得營養物質,因此如果它們的食物來源出現問題,只要找到更多的綠藻吞食便不會餓死。研究這種自然基因轉移機制可用於研製新一代醫學應用。

如果能夠深入理解海蛞蝓如何利用綠藻基因,未來醫學專家可從其它生物體內獲取基因,用於治療一些人類疾病。

綠葉海蛞蝓生活在美國東海岸的淺水池和鹽沼之中,通常幼年時期它們體色呈現紅褐色,成年體吞食海藻之後會變成亮綠色。

上世紀70年代,科學家開始研究關注綠葉海蛞蝓,它能夠結合海藻中的葉綠體進入自己的細胞,使自己的身體變成亮綠色。葉綠體是微小的胞器,存在於綠葉之中,能夠採集太陽光線進行化學反應,從而獲得植物存活的能量。

綠葉海蛞蝓吸食濱海無隔藻,然後將這種海藻的基因植入自己消化系統中的細胞。之後它們能夠使用這些葉綠體製造碳水化合物和脂類物質,供給生命維持9個月。

然而科學家並不清楚綠葉海蛞蝓如何實現長時間維持葉綠體而不需細胞植物的營養供給,皮爾斯和同事分析海蛞蝓DNA發現,它能夠將濱海無隔藻的基因與自己的染色體結合在一起。它使用這種基因能夠修複葉綠體損傷,並維持其功能性。這種基因與海蛞蝓染色體結合在一起,並將這種能力遺傳至下一代海蛞蝓。

3、斑點鈍口螈

這個小可愛是斑點鈍口螈。它的背上有毒腺。但這還不是甚麼怪事,因為它是唯一的太陽能脊椎動物。

長久以來,科學家們一直認為只有植物、藻類、一些細菌以及很少的無脊椎動物能通過光合作用直接從陽光中獲取能量。現在,據著名的《自然》雜誌報道,科學家首次發現了一種能進行光合作用的脊柱動物。

這種不可思議的動物實際上是一種非常常見的斑點鈍口螈(spotted salamander)。具有諷刺意味的是,其實科研工作者對斑點鈍口螈一點都不陌生,而且還知道該動物的胚胎和能進行光合作用的藻類有共生關係。然而,這種共生關係一直被認為是外在的,也就是說藻類和斑點鈍口螈分別獨立工作,然後平等的相互交換產物。

事實證明,科研工作者先前並沒有進行足夠細緻的觀察。來自達爾豪斯大學的科學家賴安·科內爾(Ryan Kerney)在研究一批斑點鈍口螈的胚胎時發現了與傳統的認知不一樣的東西——從斑點鈍口螈細胞內部發出了明亮的綠色光芒。綠色通常表明葉綠素的存在,它是一種吸收光的能進行光合作用的綠色色素。科內爾還獲得了孵化前的斑點鈍口螈胚胎的長時間曝光的熒光影像。在經過使用透射電子顯微鏡(TEM)觀察之後,他確認了自己的猜想——那是生長在斑點鈍口螈細胞之內的藻類共生體。

實際上,這種藻類共生體經常在線粒體(mitochondria)周邊被發現,線粒體是負責為細胞產生能量的一種細胞器。因此,看起來線粒體能夠直接從藻類獲得氧氣和碳水化合物,這正是藻類進行光合作用的產物。

這個科學發現令人驚奇的原因是,所有已知的脊椎動物都有著完善的免疫系統,它能夠摧毀進入細胞內的外來非己生物物質。關於斑點鈍口螈細胞內的藻類是如何繞開這種內在的生物防禦機制的仍然是個謎團。

更有趣的是,科內爾還發現藻類存在於成年雌性斑點鈍口螈的輸卵管內,輸卵管是胚囊形成的地方。這意味著,很可能共生的藻類是通過生殖過程從母親傳給後代的。

來自加州大學伯克利分校的大衛·威克(David Wake)在聽取了科內爾的演講報告之後說:「我懷疑藻類是否能夠進入斑點鈍口螈的生殖細胞,這將真正挑戰傳統的知識體系。」

雖然這是第一次在脊椎動物細胞內發現能進行光合作用的微生物,但是這向我們提出了一個開放性的問題——是否其它的動物也擁有著類似的性狀?

發育生物學家丹尼爾·巴克霍爾茲(Daniel Buchholz)說:「我認為只要人們開始認真尋找,我們或許將會發現更多的這種事例......

Author:暮暉熠熠

Editor:rlyl

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