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May. 12 2016

猜猜我是誰:這款生物「自裂」才能進食!

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    猜猜我是誰:這款生物「自裂」才能進食!

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世上有種小型淡水動物,身上還有觸手,牠就叫做「水螅」。特別的是,只要水螅的嘴一閉起來,口部就消失了。

我是認真的:牠的口部真的會不見。當人的嘴巴閉上時,雙唇仍清楚可見,不管你再怎麼用力地把雙唇閉緊,上唇與下唇仍是分開的兩片肉。生物界中,大到鯨魚、小到老鼠,或鳥喙、或蛇的上下顎,統統適用這個道理,唯有水螅例外,牠的口部緊閉時,會融合成密封的表面。引用一位科學家的話:「當水螅閉上嘴,等於是讓嘴巴消失。」

也就是說,水螅再次張嘴時,就必須把自己撕裂開來。

在希臘神話中,Hydra(海德拉)是一隻有神奇再生能力的九頭蛇。不過,真實世界中的水螅,並沒那麼誇張,牠們體型小,外觀也沒那麼可怕,但牠們管狀的身軀配上波浪狀的觸手,仍讓人聯想到遠古神話中的怪物。與牠們表親──水母、海葵與珊瑚一樣,水螅也可伸出有毒針的刺胞。而牠們的再生能力的確蠻厲害的;有些生物學家甚至譽牠們為不死之軀。牠們真是很神奇的生物,我在即將出版的新書中──《潛力無限》(I Contain Multitudes,暫譯)會介紹牠們(包括牠們的微生物)。不過我是一直到最近,才對牠們詭異的嘴巴有進一步的了解。

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綠色水螅 / FRANK FOX CC BY-SA 3.0

在1970年代,科學家觀察發現,水螅的口部能張到比自身橫截面的直徑還寬,吞下比自己還大的食物。他們也注意到,水螅的嘴在閉上時看起來就像消失了,就算用最精密的顯微鏡也看不到。

在1987年,加州大學爾灣分校的理查德.坎貝爾(Richard Campbell)就發現了原因:水螅嘴巴並不是永久存在的開口,時而形成、時而消失。緊閉時,口緣附近的一大圈細胞就會塌縮,形成一小圈的錐形隆起,稱為「垂唇」,中央有6-12個細胞呈蓮座狀,這些細胞由間壁連接扣接在一塊,因此連微小的孔洞都沒有。坎貝爾寫道,水螅口部閉合的方式非常類似傷口癒合過程。

當水螅張口,這些蓮座狀的細胞會緩慢伸展開來,並在一分鐘左右過後變得平坦,最後出現小小的裂痕;一旦裂痕形成,就會瞬間張開成口部,從原本只有兩三個細胞寬的裂痕,在半秒之內就會變成由好幾百個細胞撐起口緣的大嘴巴。

坎貝爾利用顯微鏡觀察水螅並描述了許多水螅進食的細節,儘管如此,他並不了解其中的原理。如今,過了30年,加州大學舊金山分校的伊娃瑪莉亞.柯林斯(Eva-Maria Collins)利用遺傳工程,讓水螅頭部的局部細胞發光,進一步了解這個過程。

水螅的垂唇含有可收縮的細絲,是一種肌纖維,以環狀和輻射狀排列,很像蜘蛛網。柯林斯證實了,輻射狀肌纖維收縮時,水螅口部會張開,而環狀肌纖維收縮時口部可能就會闔上。(這與人眼瞳孔張開與收縮過程相似。)她的研究結果支持了坎貝爾的說法,水螅開口時,口緣細胞並不會重新排列,而是改變形狀,拉窄、變長以張大嘴巴吞下獵物。

當然,這些研究並沒有解釋水螅如何演化出這樣詭異的口部開闔機制。在希臘神話中,殺死九頭蛇海德拉是海克力士的第二項任務,而要了解真實世界中的水螅,同樣是個艱難的任務啊!

 

撰文:Ed Yong

編譯:鄭惟心

講到進食這回事,你看過單細胞生物被吞噬的畫面嗎?簡直就是一場血淋淋凶殺案啊!喜歡這些文章的話,也別忘了按下分享鍵,好文就是要跟好朋友一起分享囉!

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