本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
“‘经期岩石’?你们现在叫我‘经期岩石’?伙计们,说真的,我可能看起来像一块石头,但这并不意味着我有一颗石头心。为什么没有人叫我迈克尔?”
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尽管外表如此,但这并不是某种被残忍地分割的外星石头生物,也不是番茄雷蛋。这是智利海鞘(Pyura chilensis),一种生活在智利和秘鲁岩石海岸的海洋生物。如果你(像我一样,最近)之前从未见过这些生物,你可能会有兴趣知道,在智利,它们是商业捕捞的,当地人将它们生吃或与沙拉和米饭一起烹制,因为它们显然很美味。
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智利海鞘属于海鞘纲,这是一类不移动的,袋状的海洋无脊椎滤食性动物,也称为海鞘。它们属于尾索动物亚门,之所以这样称呼是因为它们穿着厚厚的由被囊素制成的“被囊”,被囊素是一种坚韧的分子基质,可以帮助动物将自身附着在坚硬的表面上,以便完成一天的生活。被囊的内部衬有一层表皮和肌肉带,在这些层内是动物的主要部分。
智利海鞘有两个虹吸管,通过其被囊将动物与周围的海洋连接起来——一个用于呼气,一个用于吸气。它通过吸入水并使用其增大的咽部或鳃囊中移动的粘液层过滤出可食用的微藻来进食,然后再通过另一个虹吸管将水呼出。咽部连接到动物的消化道,基本上就像嘴一样。
它们的血液是透明的,而且奇怪的是,可以积累极高含量的被称为钒的神秘而稀有的元素。智利海鞘和其他尾索动物血液中的钒浓度可以是周围海水的1000万倍。这些生物为什么以及如何能够在如此大量的积累钒仍然未知。
智利海鞘通常成群结队地聚集在一起,成千上万个或只有几个,或者它们可以单独存在——在这种情况下,它们必须自行繁殖,因为它们无法移动去寻找配偶。这意味着智利海鞘是雌雄同体的,具有雄性和雌性的性腺,可以同时释放卵子和精子,在周围的水中形成受精的云。如果精卵碰撞成功,它们将产生微小的蝌蚪状后代,这些后代最终会附着在岩石上,成长为成年形态。
2005年,智利南方大学的生物学家帕特里西奥·H·曼里克斯和智利天主教大学的胡安·卡洛斯·卡斯蒂利亚在《海洋生态进展系列》上发表了一篇论文,首次揭示了这种生物的繁殖习性(他们还经常而且非常认真地使用“自交”这个动词)。他们从智利中部和北部的栖息地收集了30个性成熟的智利海鞘,并将它们在实验室水箱中设置为单独和成对的个体。他们想评估这两种繁殖方式的受精发生率和成功率,以及随后的后代附着在坚硬的表面上并随后变态为成虫。
首先,将单独的个体放入塑料瓶中,让它们独自待了90天,可以自由地进行所有想要的自交(YOLO)。在此期间之后,测量每次产卵事件的体型与水中精子量的关系。接下来,研究人员将来自同一群体或来自两个不同群体的配对组合在一起,以观察它们与自交者相比的繁殖效果如何。第三个实验是将智利海鞘个体单独放置1到16个月,以观察长期单独放置是否会提高自交的成功率。最后,研究人员进行了“人工受精”,包括从标本中取出卵子并在培养皿中用提取的精子使其受精。
结果表明,智利海鞘出生时是雄性的,然后在青春期随着体型的增大而变成雌雄同体——同时具有雄性和雌性的性腺。研究人员还发现,如果有选择的话——也就是说,如果周围有其他个体——这些生物更喜欢通过异体受精繁殖,他们写道:“鉴于在我们的成对标本和我们的人工异体杂交试验中记录到更多自然卵子产卵,随后成功附着和变态的事件……看来异体受精在这种物种中占主导地位。”
曼里克斯和卡斯蒂利亚还发现,成对标本产生了更多的受精卵,这表明异体受精,或与另一个个体繁殖,之所以占主导地位,是因为它更有效。这一假设得到了加强,即在被单独放置之前进行过异体受精的个体,至少需要两个月才能成功地通过自交产生后代。然而,他们谨慎地指出,虽然异体受精是首选,但自交并没有产生劣质后代。“在自交和异交后代的受精、附着和变态成功率方面没有发现明显差异,”他们报告说。这表明,当独自困在海洋中时,自交为孤独的智利海鞘个体提供了一个仍然可以传递其基因的有利机会。
这是一个视频,一个德国人以极大的自信用刀子切开一些智利海鞘,背景音乐是一些愤怒的YouTube村民的叫嚣。