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海蜘蛛用肠道输送氧气

为了保持血液和氧气在周身流动,大部分动物都依赖于跳动的心脏。但 7 月 10 日,研究者在现代生物学杂志上发文称,海蜘蛛利用了另一种独特的方式:通过泵动他们的肠道将血液和氧气输送到身体大部。

研究者称,海蜘蛛首先具有不同寻常的肠道。

蒙大拿大学的 H.Arthur Woods 称:“我们的肠道位于身体中心,囿于一个体腔内,但海蜘蛛的肠道却多次分叉,肠道管一直延伸到每条腿的末端。事实上,海蜘蛛肠道是‘空间填充’的,在身体中无处不在,正如我们的循环系统就是空间填充并且无处不在。”

那么,他们如何利用这一支状系统来运输液体呢?答案就是肠道蠕动。实际上,人类肠道也会蠕动,即肌肉一波一波无意识的收缩与舒张,以此混合肠道内容物并使其沿着肠道移动。海蜘蛛直接从角质层摄取氧气,其蠕动波比消化所需有力得多。

Woods 和他的同事们在一次探索名为“极化巨大症”现象的南极洲考察之后实现了这一发现。科学家早已注意到极地物种,包括巨型海蜘蛛,相比他们位于更高温度或者热带的近亲身体更大。这种趋势引发了大量关于极地物种如何调控基本生命过程的迷人问题,包括如何为身体摄入足量氧气。

海蜘蛛成为一个很好的研究生命体的原因之一是“他们非常瘦削,利用显微镜能轻易地看透他们的身躯。”Woods 在麦克默多南极洲站的第一个季节中,花费了“大量时间单单看海蜘蛛体内的血液流动和肠道。”

他很快意识到海蜘蛛的心脏只会无力地跳动。他们的心脏不会将任何血液运输到中心部位之外。相对的,他注意到,他们的肠道表现出了非常强力和有组织的蠕动收缩波。

他说道:“那正是我的‘啊哈’时刻。考虑到可能所有这些血液和肠道的晃动可能并不是为了消化,而是运输呼吸气体。”

研究者随后在 12 种海蜘蛛上进行了一系列的实验,包含血淋巴和肠道中示踪物的显微镜录像以及实验操控肠道的收缩能力,最终测试并确认了这一假说。

研究者称这一发现凸显了动物们遭遇问题所进化出的大量不同解决方案。尚不清楚海蜘蛛的空间填充肠道是否最开始只是单纯用于消化功能,呼吸功能是后来才出现的或者反之。

Woods 说未来的化石发现可能将帮助回答这种动物独特的呼吸策略的进化起源。探索其他具有类似复杂肠道结构的节肢动物的气体传输方式也是有价值的。

论文原文:https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.05.062

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