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可进行光合作用的脊椎动物 - 黄斑蝾螈

虽然黄斑蝾螈在外表上看起来与普通壁虎啥的没什么区别,但是这种生物的胚胎能够直接利用太阳能,就像一块太阳能发电的硅板。他们细胞内的藻类能够通过光合作用产生氧气和碳水化合物,从而提供养分。而这种光合作用在以往的《自然》课本上被描述为植物的生存方式,而能够进行光合作用的动物,呃,终于被发现了(虽然之前也发现部分海参,蚜虫和黄蜂也具备类似功能方式,这次的个头大了不少)。这种构造不禁让我想起远古时代首次吞下线粒体的巨噬细胞,成为了现代动物功能机制。

黄斑蝾螈 (Ambystoma maculatum) 是首例被发现能够利用光合作用进行供能的脊椎动物。要知道这可不是什么好技术,植物无需复杂的移动和器官功能,而这种代谢手段对动物而言相对低效;而优点就是可以空手套白狼吧,真不知道懒癌晚期的人类拥有这种牛逼的技能之后会眨眼。

神秘的绿色

从其名字就能看出来,他们其实还是很普通的,并不是和大多数植物一样拥有绿色的外表,一点也不清蒸啊。蝾螈如其名,黑色的身体点缀着一些黄色的斑点,就像吃完玉米油没消化拉出啦的臭臭。这种生物懒散的生活在北美,处于胚胎期的蝾螈会利用光合作用进行功能。这一神技的获取要追溯到他们的一生,就像大多数来到拉斯维加斯的人们一样,荷尔蒙分泌旺盛的巨枪和巨乳汇集在泳池边吸引交配的潜在对象。黄斑蝾螈也喜欢在湿润的池塘中寻找配偶进行交配,细心的黄斑屎条会寻找没有什么鱼类的池子产卵,否则就是送鱼粮了。

而在自然环境下,如果一汪绝望的死水没有半条鱼,那么基本上这里的水中氧气含量也是极低的,不照太阳跟不呼吸还是两码事的。然后,玉米屎条们就逆天改命,利用基因和杂交技术,在胚胎中移植了一些藻类来进行氧气生成。这让我不得不再次惊叹造物的神奇。

在之前,我们也发现过类似的共生系统 -- 鸡蛋 & 藻类,他们就会变成绿毛蛋。最近来自达尔豪斯大学的研究人员在观察黄斑蝾螈的胚胎发育过程中发现了这一有趣的现象:在发育过程中他们的胚胎内部会有一些绿藻,使得整个胚胎呈现出绿色,这并不是老王造成的,所以真相就是他们是融合的绿藻的变种蝾螈。

共生关系

在胚胎的神经系统开始发育滞后,藻类才会进入细胞内部。通过延时相机捕获的图像,可以看到这些绿色的小泡泡,发育中的胚胎会释放富氮的废料,这对藻类而言就是恰好的养料。而藻类通常附着在胚胎细胞的线粒体附近,这是动物细胞的生物引擎,他们消耗氧气和糖类产生能量。附着于附近的藻类通过光合作用为线粒体提供所需的氧气和碳水化合物,简直就是拥有混合双动力的油电车引擎。

而在雌性蝾螈的输卵管中也发现了这种藻类,蝾螈妈妈会在产卵的同时,甚至在交配过程中就被藻类混合“感染”了。绿藻 -- 蝾螈界老王,或成最大赢家,

超能

之前光合作用共生系统被认为是无法在高等生命体内存在的,这归因于我们拥有一套极其复杂和完善的免疫系统,类似的对等共生细胞将会被当作外来入侵者给消灭掉。而黄斑蝾螈体内的这一发现彻底打破原有思维固化的框架,特别是脊椎动物细胞内共生环境的中。而黄斑蝾螈可能拥有更为灵活的免疫系统控制策略,使得在胚胎阶段 (神经系统发育后) 具备关闭免疫系统或者产生类似白名单策略的方式,使得藻类进入细胞内,而具体的细节还未被我们说认知和掌握。

正如前文所述,光合动物十分罕见,而所有已知的均为非脊椎动物。其余虽然也能利用不同的方式利用太阳能,但是都基本利用体内的微型藻类和蓝藻的光合作用。翠海蛞蝓 (emerald green sea slug) 就已经将叶绿体的转录方式固化到自己的基因中了。而在没有食物的情况下,他能够通过光合作用生存 9 个月左右。豌豆长管蚜 (Acyrthosiphon pisum) 拥有一种能够产生类胡萝卜素的基因片,东方胡蜂则能够产生电流,他们的黄蝶呤能够吸收太阳转化成电流,只是效率要低于我们的太阳能电板而已。

虽然这种脊椎动物细胞内的共生环境仍然被称为共生,这让我很疑惑对生物体的界定方式。近年来,不少生物学研究开始将我们体内的微生物群落与人体协同作为一个共生体进行研究,比如人体冷冻恢复如何恢复原先的微生物群落等,我想生物界正潜伏着一股变迁的巨大暗涌。

http://www.zmescience.com/science/biology/animal-files-yellow-spotted-salamander-known-solar-powered-vertebrate/

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