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“太阳能”动物:没吃的?晒太阳去!
来源:靖江市科学技术协会发布于2017-7-18 10:00:00

  在大多数人的心里,动物只能通过吃植物或其他动物来获取能量。其实,不是所有的动物都那么“勤恳”,为了生存还要劳驾自己的爪子或嘴巴——有的动物就很“懒”,自带“黑科技”,像块太阳能电池板,没能量了都不用去觅食,因为晒晒太阳就“满格”啦!你不相信?光合作用这个技能,还真不是只有植物才会……

  在植物界,光合作用地位“杠杠的”

  什么是光合作用?说起来,好像人人都了解,但真要细究概念、原理,似乎也有些吃力。

  光合作用,其实就是指光能合成作用,是植物、藻类和某些细菌,在可见光的照射下,经过光反应和暗反应,利用光合色素,将二氧化碳(或硫化氢)和水转化为有机物,并释放出氧气(或氢气)的生化过程。

  归根结底,它是一系列复杂的代谢反应的总和,是生物界赖以生存的基础,也是地球碳氧循环的重要媒介。

  换句话说,植物之所以被称为食物链的“生产者”,是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用,食物链的“消费者”可以吸收到植物所贮存的能量。对于生物界里几乎所有的生物来说,这个过程是它们赖以生存的关键。

  在动物界,光合作用成罕见技能

  对于植物来说,光合作用拥有绝对地位,可能正因为这样,在人们的传统观念里,光合作用就像是植物的专属技能,然而事实并非如此。近日,在周庄生命奥秘博物馆的科普讲堂上,青年生物学者、资深爬宠玩家朱彤告诉记者,除了藻类以及某些细菌之外,一些极少数的动物其实同样配备了这一技能。

  叶羊:

  这只“绿水羊”逆天萌

  “叶羊是一种非常可爱的海洋动物,大多生活在日本、印度尼西亚以及菲律宾海域。”朱彤介绍,之所以叫它“叶羊”,是因为它的面貌神似卡通小绵羊,“身体软绵绵的,触角毛茸茸的,还有一对看上去很无辜、惹人怜爱的小眼睛,”它只能长到5mm长,十分萌萌哒。

  朱彤说,叶羊是甲壳类软体动物家族中的一位特殊成员,它们的贝壳已经退化为内壳,背面有透明的、薄薄的壳皮,壳皮一般呈白色,有珍珠光泽。

  据了解,叶羊以海藻为生,但又与一般意义上的“吃货”不太一样——一开始,它们并不是绿色的,从卵里孵出来之后,在没吃海藻之前,它们一直是透明的,并且与父母长得并不相像;直到吃了藻类,它们才会慢慢地变成绿色,发育成熟。

  叶羊利用装进体内的叶绿体,为自己制造养分,这样一来,它就不用进食了,每天晒晒太阳,就可以存活下来,但是,这叶绿体并不是吃了一次就可以终身享用的。要想执行光合作用,就需要各种不同的蛋白,而叶羊自己是无法全部合成这么多种不同的蛋白的,因此,随着蛋白的不断消耗,总有一天“坐吃山空”,所以叶羊还得隔三差五地去补充新的蛋白以及叶绿体。

  “叶羊是世界上少有的可以进行光合作用的动物。当它们进食海藻时,可以吸收食物里面的叶绿素,并将其转化到体内,这个过程被称为盗食质体,只可以在单细胞生物中进行。”朱彤介绍。

  绿叶海蛞蝓:

  一片挑嘴的“菠菜叶”

  绿叶海蛞蝓(kuò yú)也是一种海洋动物,生活在美国东海岸各州以及加拿大的新斯科舍省的浅水池和盐沼之中,水深一般不超过0.5米。它的外形看上去就像一片绿色的菠菜叶,通常幼年时期体色呈红褐色,成年体吞食海藻之后会变成亮绿色。

  它获取能量的方式与叶羊很相似,但相比叶羊,绿叶海蛞蝓更为高级,“它跟叶羊的一个不同之处在于,叶羊对各种藻类来者不拒,但绿叶海蛞蝓很挑嘴,它们只吃滨海无隔藻。”朱彤告诉记者,在本质上,叶羊不能做到真正的不吃不喝,但是绿叶海蛞蝓能只靠幼年时吃的藻类存活9-10个月,并且其中不需要吃任何东西补充。对于夺取来的叶绿素,叶羊的做法是装进细胞里,并定期供给蛋白,但是绿叶海蛞蝓能夺取基因,并可以让这种基因流传给下一代,“可惜的是,绿叶海蛞蝓的寿命最多只有一年。”

  “它能够将海藻中的基因合并入自己的染色体中,在这一过程中,绿叶海蛞蝓可以进行光合作用,使用太阳能量将二氧化碳和水转变为维持生存的营养物质。有人认为,这种‘劫持’其它生物基因的方法,在未来很可能被用于建立一种治疗人类遗传性疾病的新型医学方案。”朱彤介绍。

  斑点钝口螈:

  唯一的“太阳能”脊椎动物

  相比叶羊、绿叶海蛞蝓,斑点钝口螈(yuán)不是很萌,甚至还有点丑。“它是一种水陆两栖动物,并且是唯一的太阳能脊椎动物,大多分布于加拿大东南部、美国东部。”朱彤介绍,此外,这个“小怪物”的背上还有毒腺。

  事实上,科学家们对斑点钝口螈一点都不陌生,而且还知道这动物的胚胎和能进行光合作用的藻类有共生关系,然而,这种共生关系一直被认为是外在的,也就是说藻类和斑点钝口螈分别独立工作,然后平等地相互交换产物。

  一直到近两年,来自达尔豪斯大学的科学家在研究一批斑点钝口螈的胚胎时发现了与以往认知不一样的东西——从斑点钝口螈细胞内发出了明亮的绿色光芒,而绿色通常表明叶绿素的存在,它是一种吸收光的、能进行光合作用的绿色色素。

  在使用透射电子显微镜观察之后,科学家确认了自己的猜想——那是生长在斑点钝口螈细胞之内的藻类共生体。这发现表明,斑点钝口螈胚胎并不仅是从这种藻类吸取氧气,而且可能还从这种藻类吸收葡萄糖。换句话说,藻类扮演着胚胎内部“发电站”的角色,为斑点钝口螈提供能量。这个发现令人惊奇的原因是,所有已知的脊椎动物都有着完善的免疫系统,而斑点钝口螈则能够摧毁进入细胞内的外来非己生物物质。

  而更有趣的是,科学家还发现藻类存在于成年雌性斑点钝口螈的输卵管内,输卵管是胚囊形成的地方,这意味着,很可能共生的藻类是通过生殖过程从母亲传给后代的。


作者:江苏科技报记者 施红艳
责任编辑:江苏科技报-江苏科普

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