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Apr. 28 2017

解開深海謎團的巨大船蛆

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  • 解開深海謎團的巨大船蛆

科學家首次研究活生生的巨型船蛆,並有重大斬獲。

(↑↑↑↑↑科學家解剖巨型船蛆的第一手畫面。)

雖然「船蛆」是以木材為食的常見海洋蛀蟲(也有人稱呼牠為「樹蟲」),這樣的習性也讓木造船隻飽受穿孔之苦。不過這是科學家第一次有機會研究這類動物中最巨大也最罕見的成員──巨船蛀蛤(Kuphus polythalamia)的活體,對於這種又長又黑的生物,我們的理解卻是少之又少。

2010年研究團隊在菲律賓的電視節目《Kapuso Mo, Jessica Soho》中,發現了當地人會取食這種生活在民答那峨島上、富含硫磺的潟湖裡的超大船蛆。這種巨型船蛆頭部朝下插在底泥中,並生活在自己分泌出的中空鈣質棲管(burrow)裡。

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帶領研究團隊的波士頓東北大學(Northeastern University)海洋生物學家丹尼爾.迪斯特爾(Daniel Distel)從散發著惡臭的汙泥中,將樣本裝入裁切好的PVC管,並將活體運輸到數千公里外的猶他大學(University of Utah)藥物化學家馬戈.海古德(Margo Hayfood)的實驗室裡。

海古德說:「巨船蛀蛤就像神話中的獨角獸一樣,能看到活生生的牠簡直就是我研究生涯中的一大亮點。」

從殼中取出的巨船蛀蛤,這個物種是世界上已知最長的雙殼類動物。/ PHOTOGRAPH BY MARVIN ALTAMIA

隨著丹尼爾將外表滑亮、還在勃動的巨船蛀蛤慢慢地從將近一公尺長的棲管中拉出,海古德說:「牠就這樣一直、一直出來。」接著,這隻堪比棒球棒大小的生物被放到了桌上。

海古德立刻注意到這隻巨船蛀蛤的吻端完全包裹在棲管裡,換句話說牠根本沒辦法用吻端進食,如果牠一直都把頭埋在在底泥裡,也不可能如同其他船蛆一般取食木材。

「如果不能進食,那這大傢伙在搞什麼鬼?」海古德說道

細菌大廚

憑著在海洋微生物上的專業知識,海古德隨即猜想巨船柱蛤體內有共生細菌,利用分解硫化氫的能量合成碳水化合物,滿足了巨船蛀蛤一定程度的營養需求。

這並不是什麼匪夷所思的事,所有的船蛆都仰賴居住在腸道或者鰓上的共生細菌,來分解木材中牠們無法自行消化的纖維。

科學家取下棲管的頂部,露出在裡頭生活的船蛆。/ PHOTOGRAPH BY MARVIN ALTAMIA

無獨有偶,在深海因為缺乏氧氣,因此許多微生物轉而利用硫化物來呼吸,這類型的生物在深海熱泉周遭尤其豐富。

果不其然,根據4月17號刊登在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上的論文,海古德與研究團隊先把巨船柱蛤安樂死後進行解剖,發現牠的消化道已萎縮退化無法用來進食;而把生活在巨船柱蛤鰓上的細菌拿去基因定序後,也發現除了同樣存在於其他船蛆身上、能分解木材纖維的菌種──Teredinibacter turnerae之外,還找到了能代謝硫化物的菌株基因片段。這表示巨船蛀蛤的演化,很可能已經脫離其祖先對木材的需求,轉而與直接利用硫化物的細菌攜手合作,適應新的環境。

雖然已知巨船柱蛤與能代謝硫化物的細菌共生,不過研究團隊尚未釐清巨船柱蛤到底是直接食用整個細菌,還是吸收細菌的代謝物來獲得營養;同時他們也還不確定世界上其他地方,是否也存在巨船蛀蛤。

奧勒岡大學海洋生物研究所的海洋生物學家南西.特雷曼(Nancy Treneman),雖然並未參與此次研究,但她指出起碼有一件事是毫無疑問的,她說:「這份研究展示了大自然精彩卓絕的問題解決能力──吃飯並非必需,這還不夠酷嗎?」

譯注:一直以來科學家非常好奇深海熱泉旁的生物是如何演化出與硫化菌共生的關係,這也象徵了生物捨棄以陽光作為能量來源的生活型態轉變。根據丹尼爾在2000年提出的木梯假說(Wooden step hypothesis)解釋,整件事的來龍去脈可能是這些居住在木材上的生物,先演化出了與直接利用硫化細菌共生的關係,隨後木材因為水流逐漸往更深的海底沉降,在缺乏木材作為營養來源的深海,牠們輾轉改以深海熱泉提供的豐富硫化物作為新的能量供給。但過去苦無化石與存於兩造生物以外的證據,直到巨船蛀蟲扮演完全利用木材與完全利用深海熱泉之間的過渡角色,才使這個假說更讓人信服。

撰文:Carrie Arnold

編譯:曾柏諺

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