吃太多了,肚子先長肉,這是很多人的煩惱。對人類來說,吃下去的多餘(yu) 脂肪被消化吸收後,會(hui) 先進入血液,再進入內(nei) 髒,然後是腰腹,接下來就是屁股、四肢、麵部。這也是為(wei) 什麽(me) 經常看到一個(ge) 人長胖先胖肚子。
但,我們(men) 的紅燒海葵,不對,海葵,它吃多了不長肚子,長胳膊!
吃得越多,長的“胳膊”也越多
如果你用某度搜索海葵,第一頁裏必然出現這些搜索結果:海葵怎麽(me) 吃?海葵怎麽(me) 做?海葵的功效?這就是吃貨的力量。
海葵的長相,乍一看以為(wei) 是植物,但其實它是一種動物,而且還是吃肉的動物。海葵捕食用的工具是它們(men) 的觸手,也就是“胳膊”。觸手上都是刺絲(si) 囊,刺細胞的頂端有一個(ge) 刺針,滲出的毒液可以麻痹獵物。

一個(ge) 成體(ti) 星蟲愛氏海葵 圖源:Wikipedia
但你怎麽(me) 都想不到,它的觸手數量居然和它的胃口成正比,即,吃的愈多,觸手愈多。
科學家怎麽(me) 知道的?
當然是用檢驗真理的萬(wan) 金油--做實驗。艾薩姆 · 伊克米(Aissam Ikmi)是研究發育生物學的科學家。他在實驗室裏養(yang) 了一些海葵。有一天他發現,這些海葵的進食量和觸手數量之間似乎存在聯係。
一般來說,海葵剛出生的時候,隻有四個(ge) 基本觸手。

海葵的觸手發育過程,長出了最初的四個(ge) 小觸手 圖源:Anniek Stokkermans/Embl
隨著身體(ti) 的發育,觸手越長越多。不同的種類的海葵到成年的時候會(hui) 有不同數量的觸手。星蟲愛氏海葵(Edwardsia sipunculoides)成年之後會(hui) 有16個(ge) 觸手。

幼體(ti) 星蟲愛氏海葵有4個(ge) 觸手,成年後會(hui) 有16個(ge) 觸手 圖源:文獻1
有些時候,伊克米給的食物比較多,海葵三四天就可以長出一對新的觸手。但如果,給它們(men) 的食物比較少,它們(men) 長“胳膊”的速度就比較慢。
根據這一觀察,科學家做出了一個(ge) 假設,即海葵吃得越多,觸手越多。
但這些隻是科學家的簡單觀察和推測,並沒有大量的數據來支撐這一想法。因此,接下來他就要驗證自己的假設。
伊克米養(yang) 了超過1000個(ge) 星蟲愛氏海葵(Edwardsia sipunculoides),用豐(feng) 年蝦喂養(yang) 它們(men) 。

豐(feng) 年蝦,海葵的食物 圖源:Wikipedia
實驗過程中,研究人員讓海葵先飽幾天,再餓幾天,不斷循環,然後記錄它們(men) 長出觸手的數量和位置。實驗一直持續了6個(ge) 多月。最後,研究人員將結果繪製成一張“觸手圖”,即海葵觸手長出順序的圖。


幼體(ti) 到成體(ti) 的觸手發育順序圖源:文獻1
研究發現,沒吃飽的時候,海葵觸手增長變慢,甚至不長觸手了。但如果食物一給足,它們(men) 馬上重新煥發生機。
要得到嚴(yan) 謹的實驗結果,隻是觀察數量還是不夠的,還得做定量分析。
科學家用赫斯特染色法,對海葵進行了染色,這樣就可以在熒光顯微鏡下觀察標識的DNA。
下圖中,白點就是標識的DNA。可以清楚地看到,喂食的情況下,DNA數量明顯更多,這說明它發育速度較快。不喂食的情況下,DNA數量明顯減少,說明它的發育速度比較慢。

圖源:參考文獻1
之後,科學家又用了另一種染色劑,氟硼熒(BODIPY),對海葵進行染色。這裏插個(ge) 話,氟硼熒,這是一種熒光染料,特別適合活體(ti) 細胞的染色。氟硼熒隻能吸收和發射的波長範圍是,小於(yu) 600nm的可見區域,發綠光。很酷對不對!

在紫外線下才發光的氟硼熒,正常光照下不會(hui) 發光 圖源:Wikipedia
經過染色,在紫外光下,吃飽了食物的海葵,觸手生長的位置綠色熒光特別明顯,說明細胞活躍,而那些沒吃東(dong) 西的海葵則反之。

圖源:文獻1
這些實驗結果,都說明了一個(ge) 問題,吃得越多,長的“胳膊”越多,而且更快。
科學家還注意到,當某些海葵個(ge) 體(ti) 不產(chan) 卵時,它們(men) 會(hui) 長出更多的觸手,這表明它們(men) 將原本用於(yu) 繁殖的能量,用來發育觸手了。
這個(ge) 結果不僅(jin) 限於(yu) 本實驗中的實驗對象—星蟲愛氏海葵,也適用於(yu) 其他海葵。比如一種俗稱垃圾葵(Aiptasia)的海葵屬,科學家發現它們(men) 在缺乏食物的時候,長的觸手也會(hui) 變得短小,甚至長不出來觸手。

垃圾葵 圖源:www.thesprucepets.com
其它動物缺少食物的時候,隻能挨餓等死,而對於(yu) 海葵來說,挨餓的時候能在一定程度上控製營養(yang) 信號的相關(guan) 通路,來控製觸手的發育,少長幾根觸手。觸手少幾根沒啥事,畢竟還是小命比較重要,有了食物的時候再多吃點就長回來了。
假如你看到一隻海葵“胳膊”比較少,可能隻是餓壞了……
參考文獻:
Ikmi, A., Steenbergen, P.J., Anzo, M. et al. Feeding-dependent tentacle development in the sea anemone Nematostella vectensis. Nat Commun 11, 4399 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-18133-0
Rädecker, N., Chen, J.E., Pogoreutz, C. et al. Nutrient stress arrests tentacle growth in the coral model Aiptasia. Symbiosesis 78, 61–64 (2019). https://doi.org/10.1007/s13199-019-00603-9
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