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在腦子裡養細菌的發光魷魚,美味之餘還找到了抗擊病菌的新思路

在漆黑黯淡的海洋裡,光亮成了稀缺資源,但或許也是多餘的。

偶爾一隻閃爍光芒的烏賊游過,不時還噴一泵墨汁。

這種發光烏賊的光彩奪目可不是膚淺地為了裝飾打扮。

這反而是它們苦求細菌對自己施加的獨特“隱身術”。

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會發光的海洋生物不算稀奇,像醜陋無比的安康魚、擅長“海中芭蕾”的水母……

看似神奇,其實也很平凡,深海裡90%的動物都擁有發光的技能。

在人類社會,黑夜裡走個夜路也需要路燈或者手電筒打光。

而在海洋裡沒有規劃好的道路,只有廣闊無垠的自由行。

更何況在1000米深的海洋中可見光幾乎完全消失。

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這伸手不見五指(或六爪)的海裡陷阱叢生,可能一個轉身就溜進鯊魚的嘴裡。

於是這些深海動物就把自己的身體化作路燈,實現遠距離的生物通訊。

而在淺海中,發光似乎就成了一項可有可無的能力。

在家族浩大的淺海頭足動物中,也只有5種體內具有發光器。

1544003654-8586-6639630875夏威夷短尾烏賊

其中就包括一種淺海裡的發光烏賊。

但它們技能激活十分被動,需要一種獨特的細菌進入體內才能逐漸激活。

這些發光海洋生物還引發了1967年中東戰爭中的一件趣聞。

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一天晚上,以色列士兵沿著海岸巡邏時,驚奇地發現海面上有一片藍綠色的光團。

這可把他們嚇了一跳,該不會是敵方派蛙人打算從海上偷襲吧?

於是士兵們立即採取防禦措施,先扔了一批手榴彈轟炸,再往海中衝殺。

結果到了海邊卻沒有發現炸死的敵人,而光亮卻經久不息。

原來光源是海裡的發光生物。

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這起烏龍事件白白浪費了緊張的槍彈物資,收穫的只是一些被炸死的新鮮海產。

當時要是讓敵方知道,可能還將得到直擊尊嚴的嘲諷。

但反過來想,刻意放些發光烏賊也許能對敵人產生不錯的震懾作用。

這種烏賊在死後數小時內仍然能發出光亮。

因為誘發亮麗燈光的不是它們本身,而更多的是一種“入侵”細菌的功勞。

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這種發光烏賊原產於中央太平洋,時常出沒於夏威夷群島的淺海區域。

於是它們因此收穫了夏威夷短尾烏賊的大名。

同樣是滿腹“墨水”的烏賊,它沒有因為出生於美國而身份高貴。

但會發光的技能卻是讓它出類拔萃的一項奇特本領。

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一個類似於手電筒的發光器內置於烏賊的頭部地幔*中。

但這個發光器本身並不能發光。

這是一個收集細菌為手電筒供電的裝置。

費氏弧菌,就是發光器中專門接待的唯一常客。

兩者形成了融洽相處的共生關係。

*注:相當於軟體動物的大腦皮層,解剖結構類似於斗篷形狀。

1544003654-2706-6639630882培養基中的費氏弧菌

費氏弧菌本身會發出光亮,但卻不是每時每刻都能發光。

在特定的時刻,細菌之間似乎接收到某一個信號,因而默契地同時發出生物光。

這種信號其實是細胞之間的一個群體感應。

群體感應示意圖

費氏弧菌會分泌一種響應發光的化學小分子出體外。

但細菌群體薄弱時,游離的小分子很快向四處散開。

而當群體聲勢浩大時,大量的小分子聚集在一起向細菌發出信號。

這個信號既是告知它們附近有多少鄰居,也是發光的啟動器。

於是這時,費氏弧菌中的生物光也就出現了。

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而除了生物光之外,這種群體感應廣泛存在於細菌的日常交流中。

這種細菌響應的機理也引發了人們對於破解致病菌的思考。

要是能夠實現人為地發出乾預細菌正常生活的信號,那麼也許就可以達到治病的功效。

比如向致病菌發出“集體自殺”的信號。

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發光烏賊自然是給費氏弧菌提供了生存所需要的營養物質和庇護所。

通常一隻成熟的發光烏賊中就有大約100萬個費氏弧菌。

這在茫茫大海中為他們提供了唯一的依靠。

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而與此同時,費氏弧菌也對發光烏賊做出了重大的回報。

烏賊碩大的頭部上,一個個白色斑點中發出明亮的光。

這是費氏弧菌促使烏賊體內的發光器發育成熟。

因此調動起光器官,發出耀眼的光芒。

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而即使在費氏弧菌的協助下實現了發光的技能,發光時間卻也不是自己能控制的。

費氏弧菌會繼續影響著發光烏賊體內的發光生物鐘。

它們會通過增加一種隱花色素的蛋白含量進行調控。

以至於發光烏賊一般只在晚上9點左右發出光亮。

這時海面上大量的發光烏賊聚集起來,發出閃爍的藍綠小光珠,壯觀得如同海上銀河。

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而發光,對於它們來說是有著關乎生存與死亡的重要意義的。

通常在暗處時,一盞明燈會顯得十分矚目。

但對於發光烏賊而言,它們卻利用發光來實現“隱身”。

在淺海區域裡生活的發光烏賊,從海面上方仍然有比較明亮的可見光照射進來。

於是它們利用夜間若隱若現的月光,再加上自身發出的光亮,形成了障眼的逆光。

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效果就相當於在黑暗的巷子中遇到劫匪,然後拿起手電筒直接照射對方的眼睛。

這時劫匪在強光的刺激下反而看不見光源處的人。

而發光烏賊就是機智地利用了這個逆光效應。

這種聰明的偽裝方式被稱為“發光消影”(counter-illumination)。

但這種方法只能掩蓋來自下方掠食者的注意,要是禍從天降可就朝不保夕了。

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雖然效果酷炫,但要讓發光器發育成熟可不能憑烏賊一己之力做到。

它還必須得依靠費氏弧菌來實現。

費氏弧菌進入發光器後,會釋放出肽聚醣和脂多醣。

雖然有研究表明這兩種由細菌釋放的毒素會加速細胞凋亡。

但在烏賊的發光器中,卻正是這兩種物質作用於光器官的細胞,促使其達到成熟形態。

光器官解剖圖

海洋裡的細菌成千上萬,品種繁多。

芸芸眾細菌中,卻唯獨費氏弧菌能通過發光烏賊的防禦屏障。

想必是暗藏著某些不為其他細菌所知的獨門秘籍。

兩者的奇特關係深深吸引著動物學家瑪格麗特·麥克福爾-恩蓋爾與微生物學家內德·魯比。

1544003654-1673-6639630896瑪格麗特·麥克福爾-恩蓋爾

兩人合作了26年來研究兩者的共生關係,他們也從工作夥伴發展成為夫妻。

而費氏弧菌與發光烏賊兩個物種之間的關係則比他們兩人更加撲朔迷離。

他們發現,實際上不是費氏弧菌突破能力強,而是發光烏賊對其大開城門。

它特意為費氏弧菌開啟了直達發光器的VIP通道。

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發光烏賊出生之時,一切器官和組織都從初態的發育開始。

然而頭部發光器的發育卻由不得它們本身。

於是即使大部分的外來微生物可能都對自身有害,它們還是迫切地需要費氏弧菌的幫助。

為了吸引費氏弧菌的到來,它們在腹部纖毛區產生了一種吸引費氏弧菌的電流。

1544003654-5617-6639630900發光器所在的位置

隨著海水隨處飄蕩的費氏弧菌偶爾感應到這微弱而誘人的電流。

它們彷彿接收到信號說:“這裡有你的食物、住所及此生歸宿,速來!”

到達纖毛表面後,它們發現自身的甘露糖受體恰好能與烏賊表面的甘露糖相契合。

於是便順理成章地進入烏賊體內,抵達最需要它們的發光器中。

而要是別的細菌會錯了意,誤以為是對自己的召喚,那也只能被發光烏賊的防禦系統拒之門外或索性殺死。

1544003654-9514-6639630901發光烏賊接應費氏弧菌的表皮

在茫茫大海中找到歸宿可不是一件容易的事。

費氏弧菌好不容易尋覓得一隻發光烏賊,同時也牽掛著自己龐大的菌群。

於是它們與烏賊確認共生關係後的當務之急,不是立馬工作,而是呼朋引伴。

它們開始分解纖毛上發光烏賊分泌的粘液,以此產生殼寡糖。

而這種物質則把更多的費氏弧菌吸引而來。

正所謂“一菌得道,全家受益”。

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然而,發光烏賊也不是對所有的費氏弧菌都一概接收。

它們只需要對自己有利的,也就是能讓自己發光的一部分。

而一些不能促使發光器成熟的費氏弧菌偶爾會混進烏賊體內。

它們打著同類的名號霸占資源,卻不老實工作。

這時發光器中分泌的光敏蛋白則會毫不留情地清理掉這些白吃白住的細菌。

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烏賊身體發出明亮的燈光雖然十分酷炫。

絕妙的躲避天敵方法也實屬聰慧。

但也許逃過了海裡的一劫,卻躲不過來自地面上的人類捕食者呢。

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