你以為你見過「發光水母」?看好了,水族館那些都是騙人的!
你可能見過各種散發著異樣光芒的水母:
譬如水族館裡的海月水母。圖片:Glowonconcept / Shutterstock
別上當,這些都是燈光效果!
不過,在水族館之外,還真有水母自帶光環。今天介紹的就是其中最著名的一種、「拿過」諾貝爾獎的——維多利亞多管發光水母(Aequorea victoria)。
真·會發光的維多利亞多管發光水母(名字要長長長長……)。圖片:Alexander Semenov / newscientist.com
一枚透明可愛的「蘑菇」
不發光的時候,維多利亞多管發光水母看上去比較普通。它們的直徑能達到10cm左右,全身光滑透明,活生生就是一個透明的、剪掉了「腳」的香菇。這個香菇模樣的部分是水母的傘狀體;維多利亞多管發光水母的口緣,有多達100多條向傘狀體邊沿輻射延伸的輻管,「多管」之名就來源於此。
維多利亞多管發光水母真有很多管。圖片:Phyllia131 / DeviantArt
維多利亞多管發光水母的傘狀體邊緣,還有很多長短不一細絲狀的觸手,在海流中波動搖曳,簡直撩人。然而,不要小看這些觸手,觸手上有防禦和捕食專用的刺細胞,一旦觸碰到小型的浮遊動植物和一些小型的水母,就會翻出它的刺蜇住獵物,附近的其他觸手也會趕過來,將獵物團團包圍並送到口中。
就像這樣,圖為海月水母正在捕食一隻橈足類。圖片:lookformedical.com
好消息是,維多利亞多管發光水母刺細胞中的毒素對人體無害(當然我們還是建議皮膚敏感的小夥伴們慎重接觸);壞消息是,有很多水母是有毒、劇毒乃至致命的,要準確鑒定出它們的種類很困難。因此,日曆娘還是推薦大家盡量不要去主動接觸水母,尤其是在那些有相關安全警示的海岸。
水母在英語里又稱Jellyfish。看起來像果凍一樣的萌物,然而大多都有毒。圖片:Andy Royston (Fort Lauderdale Sun project) / flickr
要說它們最吸引人的,還是在受到驚擾時,傘狀體的邊緣發出的那一圈綠色的熒光。這些被動發出的綠色熒光,被認為是為吸引更高級的捕食者來捕食它的天敵,從而保護自己。
漂浮變幻的它會發光
如果你有機會在夏夜的晚上撈起一隻,放在手上輕輕晃動,就可以清楚看到水母傘狀體邊緣那些熒光小顆粒:
以上均為模式圖,b、c可看出發光器官在傘狀體邊緣。圖片:nobelprize.org
很多發光生物最常用的發光方式是「熒光素—熒光素酶系統」,發出的光大多是藍色的。而維多利亞多管發光水母的特別之處,是它們發綠光。其實,維多利亞多管發光水母也有個發藍光的過程,這是由其體內的發光蛋白「水母素」發出來。水母素的發光條件很複雜:
1962年,日本科學家下村脩(Osamu Shimomura)和美國科學家約翰遜(Frank H. Johnson)發現並純化了水母素。圖片:Chidananda N. K. / Int. J. Mol. Sci. 2014
很多動物的熒光都是到此為止,但維多利亞多管發光水母不同。水母素所發出的藍色熒光,會被發光器中的綠色熒光蛋白(簡稱GFP)吸收,並由後者發出綠色的熒光。
發出綠光的維多利亞多管水母。圖片:igem.org
它和熒游標記的那些事
GFP在下村脩和約翰遜提純水母素的時候就被發現了,但直到1974年,GFP才被提取出來。與發光條件複雜的水母素不同,GFP只需要紫外線和藍色光的照射就能發出綠色的光。
發出綠光,就是這麼簡單。圖片:hablandodeciencia.com
生物學家注意到了這個特殊性質,把GFP用於細胞標記,人們終於能夠觀察到細胞分化的過程!美國華裔科學家錢永健(Roger Y. Tsien)更把GFP改造得能夠發出所有彩虹顏色,使科學家們能夠在同一時間追蹤不同組織細胞的發生髮育過程。
1994年,美國科學家馬丁·查爾菲(Marty Chalfie)成功將GFP的基因在秀麗線蟲體內表達出來。圖片:nobelprize.org
錢永健實驗室用不同顏色標記的細菌在培養基上畫的「畫」。圖片:twimg.com
現今,科學家已經能夠通過熒游標記技術,觀察到過去無法觀察到的生命過程,好比列文虎克(Anton van Leeuwenhoek)在17世紀製造出顯微鏡一樣——GFP打開了進一步發現世界的新大門。2008年,三位對GFP的發現和發展有重大貢獻的科學家被授予了諾貝爾化學獎。
透明可愛的小生物,讓熒游標記成為可能。圖片:Alexander Semenov auf boredpanda
維多利亞多管發光水母,這個諾貝爾獎得主(的研究對象),你記住了嗎?
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