不只能吃!大王具足蟲 解開深海巨獸之謎

不只能吃!大王具足蟲 解開深海巨獸之謎

研究發現大王具足蟲基因組特別的大,而且擁有大量的跳躍基因,這就是巨大化的關鍵。(示意圖 Shutter Stock)

等足目(Isopods)大多小小的,那深海的大王具足蟲是如何變得如此巨大,中國大陸科學家們深入研究了大王具足蟲屬(Bathynomus)的基因組,找尋深海生物爲何能變得如此巨大的原因。研究發現大王具足蟲基因組特別的大,而且擁有大量的跳躍基因,這就是巨大化的關鍵。因爲,跳躍基因越多表示突變率越高,使牠們更能應對深海環境壓力。而其牠的深海生物也有相似的龐大基因組,因此這個發現也成爲其他大型深海生物演化的關鍵線索。

據《HAKAI Magazine》報導,生物要在深海中的生存十分具有挑戰性:黑暗的環境、溫度接近冰點,食物來源稀少。然而,許多深海生物並未在惡劣環境中凋零,相反地,它們進化出超大型的體型,與淡水或陸地上的親屬相形見絀,從巨大的蜘蛛蟹到巨型烏賊。爲什麼這些生物會變得如此巨大已經引起科學家們一個多世紀的興趣。

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如今,科學家們正逐漸接近答案。去年8月,北京中國科學院海洋研究所袁劍波院士所領導的團隊,對大王具足蟲屬的基因組進行研究,這也是首次對一種深海甲殼類生物進行此項研究。巨型等足目具有圓形分節體,看起來就像圓圓小小的球潮蟲,但是,大王具足蟲卻可以長到和一隻吉娃娃犬一樣長、一樣重。

透過大王具足蟲的基因碼,可以讓科學家們更好地瞭解深海巨大化現象在基因層面上發生了什麼。

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巨大等足目(Bathynomids)是朽木下面徘徊的甲殼類生物的巨型表親。雖然最小的等足目物種只有不到半釐米長,但是巨大等足目可以長到它們的80倍大。已知的等足目物種超過1萬種,從海底到洞穴再到山頂的各個地方。這樣的生態多樣性,使得等足目族譜成爲尋找適應深海生活的最佳線索。

袁劍波表示,巨大等足目的基因組,顯示出還是它們是在最近在深海生活的壓力下進化而來,而不是遠古大型節肢動物演化而來。

而巨大化的關鍵就在於,巨大等足目的基因組也非常龐大。研究人員發現,該研究對象詹姆斯深水蝨(Bathynomus jamesi)擁有大量的跳躍基因(Jumping Genes),這些轉位子從一個位置跳到另一個位置,因此,跳躍基因越多,表示突變率越高,研究人員認爲就是因爲這樣,等足目更能應對環境壓力。

擁有大量基因是詹姆斯深水蝨與其他深海無脊椎動物共同特點。無脊椎動物——一般被認爲是比脊椎動物更簡單的生物,但是他們卻已經進化出一些最爲複雜、適應力強的基因組,這讓科學家們自基因定序開始就感到困惑不解。

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除了發現其基因組特別的大之外,科學家們對詹姆斯深水蝨的生物學和基因學的探索還提出了牠們在深海中繁榮生存的一些關鍵適應能力。詹姆斯深水蝨的胃可以擴展到佔據其身體的3分之2的空間。這確保了當牠能找到食物時,可以儘可能地吃到飽。袁劍波和團隊還在基因中發現了與甲狀腺和胰島素功能相關的變化,這增強了牠們生長和吸收營養物質的能力。此外,他們還發現了一個可以減緩脂肪分解的調整。保留額外的儲備能量可以讓大王具足蟲屬(Bathynomus)多年不進食。

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