你见过乌贼吸引细菌入侵自己吗？其隐形的秘密在于它的光芒

2024-10-02 17:08:59 | 来源: 互联网整理

在黑暗阴沉的海洋中，光成为了一种稀缺资源，但也可能是多余的。

偶尔会有一只闪闪发光的乌贼游过，时不时喷出一泵墨水。

这种发光鱿鱼的耀眼光芒不仅仅是装饰性的。

相反，这是他们要求细菌强加给自己的一种独特的“隐形技术”。

发光的海洋生物并不少见，比如丑陋至极的安康鱼、擅长“海上芭蕾”的水母……

看似神奇，其实很平常。深海中90%的动物都有发光的能力。

在人类社会，即使在黑暗中行走也需要路灯或手电筒。

海洋里没有规划好的道路，只有广阔无垠的自由行。

更重要的是，可见光在1000米深度的海洋中几乎完全消失。

这片看不见的大海里有很多陷阱，只要一转身，你就有可能滑入鲨鱼的嘴里。

于是这些深海动物就将自己的身体变成了路灯，实现了远距离的生物通讯。

在浅海中，发光似乎是一种可有可无的能力。

在庞大的浅海头足类动物家族中，只有五个物种体内有发光装置。

夏威夷短尾鱿鱼

其中有一种生活在浅海的发光乌贼。

不过它们的技能激活非常被动，需要一种独特的细菌进入体内才能逐渐激活。

这些发光的海洋生物还引发了1967 年中东战争的有趣轶事。

一天晚上，以色列士兵在海岸巡逻时惊讶地发现海面上有一团蓝绿色的光球。

这让他们吃了一惊。难道是敌人派出蛙人从海上偷袭？

于是士兵们立即采取防御措施，先投掷一批手榴弹进行轰击，然后冲入海中。

结果，当我们到达海滩时，并没有发现敌人在轰炸中丧生，但光芒却持续了很长一段时间。

原来，光源就是海里的发光生物。

这次乌龙事件，就是浪费了紧张的弹药和物资，他们得到的只是一些被爆炸炸死的新鲜海鲜。

如果当时让敌人知道的话，说不定会受到直接影响尊严的嘲笑。

但反过来想，故意放置一些发光乌贼，或许对敌人有不错的威慑作用。

乌贼死后数小时仍会发光。

因为造成亮光的并不是它们本身，更多的是细菌“入侵”的结果。

这种发光鱿鱼原产于中太平洋，经常在夏威夷群岛的浅水区发现。

因此，它们获得了夏威夷短尾鱿鱼的名字。

鱿鱼也充满了“墨”，但它并不会因为出生在美国而拥有高贵的地位。

但闪耀的能力是一种独特的能力，让它脱颖而出。

鱿鱼头部的外套*内置了一个类似手电筒的发光器。

但发光体本身不能发光。

这是一种收集细菌为手电筒供电的装置。

费氏弧菌是发光装置中唯一的常客。

两者形成共生关系，和谐相处。

*注：相当于软体动物的大脑皮层，解剖结构类似于斗篷的形状。

培养基中的费氏弧菌

费氏弧菌本身会发光，但并非一直发光。

在特定的时刻，细菌似乎接收到了某种信号，从而默契地同时发出生物发光。

这个信号实际上是细胞之间的群体感应。

群体感应图

费氏弧菌分泌一种小化学分子，对体外的发光做出反应。

但当细菌种群较弱时，游离的小分子会迅速向各个方向分散。

当菌群变大时，大量小分子聚集在一起向细菌发送信号。

这个信号既可以告诉他们附近有多少邻居，也可以作为发光的触发器。

所以这个时候，费氏弧菌的生物发光就出现了。

除了生物发光之外，这种群体感应还广泛存在于细菌的日常通讯中。

细菌的这种反应机制也引发了人们破译致病菌的思考。

如果我们能够人为地发出干扰细菌正常生活的信号，那么我们或许就能达到治愈疾病的效果。

比如，向病原菌发出“集体自杀”信号。

发光的鱿鱼自然地为费氏弧菌提供了其生存所需的营养和庇护所。

成熟的发光乌贼体内通常含有约100 万个费氏弧菌。

这为他们在茫茫大海中提供了唯一的支撑。

与此同时，费氏弧菌也显着回归到发光乌贼身上。

乌贼巨大的头上，白色的斑点闪烁着明亮的光芒。

这就是促进鱿鱼发光器官发育和成熟的费氏弧菌。

于是，光器官被调动起来，发出耀眼的光芒。

就算他借助费氏弧菌获得了发光的能力，发光的时间也不是他能控制的。

费氏弧菌继续影响发光乌贼的生物发光时钟。

他们通过增加隐花色素的蛋白质含量来调节这一点。

以至于发光鱿鱼一般只在晚上9 点左右发光。

这时，大量的夜光乌贼聚集在海面上，散发出闪烁着蓝绿色的小光珠，如同海面上的银河一样壮观。

而发光对于他们的生存和死亡有着重要的意义。

通常在黑暗的地方，明亮的灯光会显得很突出。

但对于发光鱿鱼来说，它们利用光来实现“隐形”。

生活在浅海区域的夜光鱿鱼仍然有从海面上方照射进来的相对明亮的可见光。

于是他们利用夜晚若隐若现的月光，再加上自己的光芒，形成令人眼花缭乱的逆光。

效果相当于在黑暗的小巷里遇到强盗，然后拿起手电筒直射他的眼睛。

此时，在强光的刺激下，强盗已经看不到光源处的人了。

发光的鱿鱼巧妙地利用了这种背光效应。

这种巧妙的伪装方法被称为“反照明”。

但这种方法只能隐藏下面掠食者的注意力。如果灾难从天而降，那就很危险了。

虽然效果很酷，但是让光发射器成熟并不是Squid 能够单独完成的。

它还必须依靠费氏弧菌才能实现这一目标。

当费氏弧菌进入光感受器时，它会释放肽聚糖和脂多糖。

虽然研究表明，细菌释放的这两种毒素可以加速细胞凋亡。

但在乌贼的发光器官中，正是这两种物质作用于发光器官的细胞，促使其达到成熟形态。

光器官解剖图

海洋中有数千种细菌，种类繁多。

在所有细菌中，只有费氏弧菌可以穿过发光乌贼的防御屏障。

它一定隐藏着一些其他细菌不知道的独特秘密。

两者之间的奇怪关系让动物学家玛格丽特·麦克福尔-恩盖尔和微生物学家内德·鲁比着迷。

玛格丽特·麦克福尔-恩盖尔

两人共事26年，研究共生关系，从工作伙伴演变为夫妻。

费氏弧菌和发光乌贼的关系比他们两个更扑朔迷离。

他们发现，有能力突破的并不是费氏弧菌，而是发光乌贼向它敞开了大门。

它专门为费氏弧菌打开了直接通向光发射器的VIP 通道。

当发光乌贼出生时，所有器官和组织都从最初的状态开始发育。

然而头灯的发展却无法由其自身控制。

因此，尽管大多数外来微生物可能对自身有害，但它们仍然迫切需要费氏弧菌的帮助。

为了吸引费氏弧菌，它们会在腹部的纤毛区域产生电流来吸引费氏弧菌。

光发射器的位置

海水中随处漂浮的费氏弧菌偶尔会感受到这种微弱但有吸引力的电流。

他们仿佛收到了一个信号：“这里就是你今生的食宿和归宿，快来吧！”

一旦它们到达纤毛表面，就会发现它们的甘露糖受体与鱿鱼表面的甘露糖完全吻合。

所以它们进入乌贼体内，到达最需要它们的发光装置处，就顺理成章了。

而如果其他细菌错误地认为这是对自己的召唤，它们只会被发光乌贼的防御系统拒绝，或者干脆被杀死。

发光的鱿鱼接触费氏弧菌的皮肤

在茫茫大海中寻找一个家并不是一件容易的事。

费氏弧菌终于找到了发光的鱿鱼，同时它也担心自己庞大的菌落。

因此，在确认了与乌贼的共生关系之后，他们的首要任务不是立即工作，而是交朋友。

它们开始分解纤毛上发光乌贼分泌的粘液，从而产生壳寡糖。

这种物质会吸引更多的费氏弧菌。

俗话说“一菌成道，全家受益”。

然而，发光乌贼并不接受所有种类的费氏弧菌。

他们只需要对自己有利的部分，也就是让自己发光的部分。

偶尔，一些不能促进发光体成熟的费氏弧菌会混入鱿鱼中。

他们以同类的名义霸占资源，却不老老实实做事。

这时，光发射器中分泌的光敏蛋白就会无情地清理掉这些免费吃活的细菌。

不过，从鱿鱼身体发出的明亮光线非常酷。

这也是躲避天敌的巧妙方法。

但也许它躲过了海里的灾难，却逃不过地面上的人类掠食者。

*参考

Euprymna scolopes。维基百科。

徐邦学。海洋大观科普宝典：谁当家-经典海战与海上争霸[M].河北科学技术出版社，2013。

勇鄂.微生物学： 鱿鱼，看你了[J].自然，2015，517(7534):262。

YouTube.大自然最可爱的共生： 短尾鱿鱼|我包含了很多人。在线视频剪辑。 2018年1月22日。

Euprymna scolopes 和Vibriofischeri[J].发育生物学互动。