八爪魚妹說
水母看上去就像海中漂浮的雲朵,美麗、優雅而又安詳。但隱藏在治癒外表之下的,是它們悄無聲息又疼痛無比的攻擊。
文章來源:我是科學家&果殼 ; 出處:我是科學家&果殼
在仙后水母棲息的海域,流傳著「蜇人的水」(stinging water)的傳說——浮潛者們明明沒有與水母直接接觸,但卻會突然感受到水母蟄一般的刺痛。很長時間以來,人們都不知道這種「幽靈攻擊」究竟來自何方。
最近,科學家們終於確定了傳說背後的罪魁禍首——漂在海水中不知不覺蜇人的正是仙后水母Cassiopea medusae的細胞團結構,研究者將其命名為「cassiosomes」。這些細胞團隨著水母釋放的粘液進入水中,不僅能刺激人的皮膚,還可以殺死獵物,就像是水母拋出的「迷你手榴彈」一般。這項研究由史密森尼國家自然歷史博物館,堪薩斯大學和美國海軍研究實驗室的科學家們於2月13日發表在《自然通訊生物學》期刊上。
科學家們使用3~8.8釐米直徑的仙后水母進行了實驗。當擾動水母或者加入獵物時,它們就會釋放出這種「蜇人的粘液」。顯微鏡觀察顯示,水母粘液中漂浮著許多小小的細胞團塊,直徑在100-550微米之間。它們大小不一,形狀不太規則,可以在水中自行運動——看起來就像是會遊泳的迷你爆米花。
這些會動的「爆米花」就是水母釋放的迷你手榴彈 | Cheryl L. Ames et al
研究者們進一步鑑定了這些「爆米花」的結構組成,發現它們是是一個個不規則的空心球,外層主要由包含毒素的刺細胞和一些外胚層細胞組成,中心則經常含有一些與水母共生的蟲黃藻。
離開水母的身體之後,這些細胞團還可以運動長達10天,在5或6天後逐漸縮小為光滑的球形,直到運動停止且囊泡解體。細胞團可以在水中持續遊動,這是因為它的外層生長著許多纖毛。
在電子顯微鏡下,可以看到細胞團結構Cassiosome外層伸出的纖毛(粉色箭頭) | Cheryl L. Ames et al
其他小夥伴在熱帶海域潛水的時候,也有莫名其妙被水母蜇傷的經歷:
就在最近,來自日本東北大學和美國堪薩斯大學的團隊發表的一篇論文,對這一問題做出了解答。大家這才恍然大悟:原來水母在捕食和防禦的時候不光會近身肉搏,還會「扔手榴彈」。
和我們一樣,科學家們也聽說了人們在紅樹林等近海熱帶海域潛水時,會被不明物體蜇傷。為了尋找刺傷人們皮膚的元兇,她們將目光聚焦到了熱帶海域常見水母——倒立水母身上。
倒立水母是一種很特別的水母。相比於我們印象中飄逸靈動的水母形象,倒立水母可謂『懶』得出奇,它們喜歡將『頭』緊貼著海底,將自己的口腕朝上面向太陽,在水底倒立著生活。倒立水母倒立著生活,正是在讓自己體內的蟲黃藻更好地曬到太陽,將這項技能最大化利用,是水母在6億年的進化之路上練就出來的一種特殊生存策略。
雖然倒立的方式讓倒立水母獲取了更多的太陽能量,也有利於它減少自身的能量消耗,但是,靠共生藻提供的能量並不能完全滿足倒立水母生長的需求,它們還需要額外捕食浮遊動物來補充營養。
當其他動物接觸到水母時,水母身體上的刺細胞就會發動攻擊,這是水母捕食獵物的主要方式。
水母刺細胞的工作模式 | Spaully / wikimedia;漢化:vb
倒立水母就只能在海底守株待兔地捕食嗎?不,它們開發出了另一樣「秘密武器」。
這種武器被研究者們命名為Cassiosomes(我們姑且稱之為「卡西體」),它們在倒立水母口腕處產生,大小100-550微米左右,外表層由一層特殊的細胞組成,而內部大部分是中空的,像是一個癟了氣的不規則皮球。此外,它們還可以自由移動,並同樣附帶有刺細胞,就像是倒立水母扔出來的一個個「手榴彈」。
這些不規則的小顆粒,就是倒立水母釋放出來的「卡西體」 | 參考文獻[1]
當倒立水母捕食或遇到水流刺激的時候,就會釋放很多粘液。這時,「卡西體」就會附著在粘液中,並能夠藉助水流擴散到更遠的地方,讓倒立水母能更好地捕食獵物或防禦自己。
在自然環境中,水母的捕食對象主要是各種浮遊動物。為了測試「卡西體」的毒性,實驗人員把剛孵化的滷蟲無節幼體(Artemia nauplii)放入裝有「卡西體」的海水中,結果這些浮遊動物大多在一分鐘之內就被「卡西體」蜇死了,所以倒立水母的這項秘密武器還是很有威力的。
「卡西體」能夠在一分鐘內殺死大部分浮遊動物 | 參考文獻[1]
對於人類而言,我們的皮膚比那些弱小的浮遊動物厚實多了,因此,在正常情況下,少量接觸到「卡西體」不會對人們的性命產生威脅。
水母蜇傷留下的痕跡 | Thomas Quine / flickr
但是,如果喜歡潛水的小夥伴們不幸被「卡西體」蜇到了,皮膚刺痛還是難免的。而且,對於倒立水母刺細胞的毒性分析結果顯示,其毒素具有溶血性、皮膚壞死以及心臟毒性等特性,過度暴露於這些水母毒素之中的話,還是會讓人們遭受很大的傷害。
所以,到海裡潛水的小夥伴們,最好還是武裝一下自己,儘量減少皮膚與海水的接觸,避免莫名其妙地被「水母手榴彈」所傷。
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