打擾一下,先生。我的湖裡有苔蘚動物

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


在生物學世界中,有植物,有動物,還有植物-動物。具體來說,就是苔蘚動物,苔蘚蟲。

[公共領域海克爾插圖—點選檢視大圖]

我提到這一點是因為最近弗吉尼亞州有人與這些生物不期而遇,其驚人程度足以導致釋出新聞稿。當苔蘚蟲引發新聞稿時,這本身就是值得報道的新聞。


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這一切都始於十月份,弗吉尼亞州紐波特紐斯市的某人在遛老闆的狗時,在一個人工湖中發現了一些漂浮物。一些軟綿綿的東西。一些糊狀的東西。一些活物。雖然這不是同一個標本,但這是一個YouTube影片,展示瞭如果您那天遛狗可能會看到的東西

在弗吉尼亞海洋學院威廉瑪麗學院的科學家們絞盡腦汁、交換電子郵件後,這個糊狀物被認為是巨大的淡水苔蘚蟲——Pectinatella magnifica,“壯麗苔蘚蟲”。關於這一點有兩件有趣的事情:1. 它是淡水苔蘚蟲——它們幾乎都生長在鹽水中。2. 它是苔蘚蟲!苔蘚蟲就像珊瑚世界的鯨魚——它們不是珊瑚,但已經進化成相同的濾食性水螅狀生態位。它們非常古老——大約有5億年的歷史。它們生物學上的一些奇異細節幫助它們躲過了生物學家們將它們歸類到地球家譜中的最佳努力。

苔蘚蟲進化於奧陶紀,地質時期緊隨寒武紀生命大爆發之後,大約在5億年前,與它們表面上相似的珊瑚幾乎同時出現。苔蘚蟲是群居或集體生物,類似於蜂群、團藻海樽。每個獨立的群體成員都是一個小動物,有時會分泌碳酸鈣外殼,並與周圍的所有外殼融合。其他的,比如我們壯麗的苔蘚蟲,主要由膠狀物和水組成(拉丁名稱Pectinatella很好地暗示了這一點)。

這個小動物——可愛地稱為蟲胞——非常簡單:它有一個U形腸道和一個纖毛觸手冠,稱為觸手冠,它可以外翻來進食。觸手上的纖毛拍打以吸入食物,您可以在這個激動人心(對於苔蘚蟲而言)的影片的大約1:35處清晰地看到這種效果,在觸手冠外翻後大約在:42處。這裡有不同的視角。嘴巴在環狀或馬蹄形的冠內。一個簡單的體腔,一個分泌的保護性外層,一些神經和肌肉細胞,以及可能的一個卵巢和/或睪丸幾乎就是它的全部了。為了呼吸,蟲胞透過其纖毛觸手產生的大表面積進行氣體交換。為了排洩廢物(相當於尿液,在脊椎動物中由腎臟的複雜結構收集),它也做同樣的事情。

[來自維基共享資源的觸手冠照片—知識共享許可—點選檢視大圖]

如前所述,當小動物餓了時,它會將觸手冠伸入水中,並拍打觸手上的纖毛。但還有更多——整個蟲胞也可以來回搖擺並扭動其觸手冠,以增加捕獲食物的機會。沒錯:它們會跳一段小小的覓食舞(設定為“Stayin' Alive”或“Hungry Like the Wolf”的蟲胞舞蹈YouTube影片將在4、3、2...中出現)。由於今天許多苔蘚蟲都是結殼狀墊,當它們伸出觸手冠時,它們看起來就像苔蘚。因此,得名苔蘚動物。不需要葉綠素。

在一些苔蘚蟲中,單個動物專門負責覓食、防禦(一些苔蘚蟲甚至可以沿著它們的小防禦棘刺“行走”)或繁殖等功能。在另一些苔蘚蟲中,每個個體都執行與其他人相同的任務。它們可以附著在幾乎任何靜止的表面以及一些移動的表面上:岩石、海帶葉片、遊蕩的寄居蟹殼等。

[苔蘚蟲化石—點選檢視大圖。照片由公園管理局提供,根據知識共享許可獲得許可]

並非所有苔蘚蟲都是結殼狀墊;它們的形態可能非常奇特——再次看看本文開頭19世紀博物學家插畫家恩斯特·海克爾繪製的活體苔蘚蟲的版畫。5億年的時間足夠漫長,從我們擁有的化石來看,苔蘚蟲在遙遠的過去可能更加多樣化和怪異。苔蘚蟲的形狀各異,從微小的針狀蟲胞高層建築,到蕾絲狀穿孔結殼片,再到奇特的阿基米德苔蘚蟲,顧名思義,它看起來像一個阿基米德螺桿,帶有窗格狀(視窗狀)扇形結構,其中可能棲息著蟲胞。

[珊瑚蟲水螅體素描—公共領域]

從表面上看,珊瑚蟲水螅體,或單個珊瑚動物,是非常相似的東西:一種小動物,它分泌堅硬的外殼,並將一頂濾食性觸手冠伸入和伸出其石質家園。但儘管它們與群體濾食性珊瑚(刺胞動物門中水母和海葵的親戚)有諸多相似之處,但它們並非珊瑚。

它們屬於自己的小群體(在此處查詢並點選苔蘚蟲),一個孤立的分類單元(基於進化關係的生物分類單元),在形態學和遺傳學上都非常神秘,以至於科學家們似乎無法確定該群體是屬於原始口動物(昆蟲、甲殼動物、節肢動物、水熊蟲和線蟲)還是後口動物(脊椎動物、棘皮動物和被囊動物)這兩個基本的動物群體。

為什麼?將這些生物的基因與其他基本動物群體或門進行比較,並沒有清楚地確定它們如何歸類。而且,我們通常用來對動物進行分類的發育和解剖的物理特徵在苔蘚蟲中充其量也是模稜兩可的。就好像這個分類單元在給分類學家們豎起諺語般的分類學“中指”。例如,科學家經常使用動物用來製造其內部器官的組織型別對其進行分類,認為這種特性是高度保守的。苔蘚蟲毫不客氣地摧毀了所有幼蟲的內部器官,並在成年後製造全新的器官。到此為止。

在大多數動物中,受精卵開始分裂後形成的空心細胞球中會形成一個小凹陷。在原始口動物中,第一個小凹陷變成生物的嘴巴。在後口動物中,第一個凹陷變成肛門,第二個變成嘴巴(proto = 第一個,deutero= 第二個,stoma=嘴巴)。在苔蘚蟲中,空心細胞球中的第一個小凹陷消失了。它們從稍後在附近形成的不同凹陷中形成嘴巴。例子不勝列舉,但您應該明白了。

無論如何,我們特殊的P. magnfica——一塊堅固、毛茸茸的蟲胞片,圍繞著一個大的凝膠狀球體——似乎並沒有特別在意其不為人知的、門類屈折的地位。它在其同類中算是巨大的——它們通常長到一到兩英尺寬,而新聞稿中的苔蘚蟲大約有四英尺。要近距離觀察其凝膠狀的輝煌標本,請點選此處(以及上面,經作者許可),檢視Pectinatella觸手冠的一些精美特寫照片,以及當群體被放置在陸地上時相當令人不安的景象(是的,P. magnifica,陸地會讓你的群體看起來很胖),以及此處,檢視該物種解剖結構的一些精彩圖紙。

最後,值得注意的是,這個東西是在人工湖中發現的。據科學家稱,它的存在是一個好兆頭:水質很高。由於苔蘚蟲以藻類為食,這可能意味著通常令人討厭的微生物得到了控制。但是,這樣一個奇怪而巨大的東西是如何到達那裡的呢?看看本文開頭照片左上角的結構。那是一些苔蘚蟲產生的一種稱為靜胞的休眠結構。您可以在此處此處更近距離地檢視。注意那些鉤狀物。想想它們可能如何與狗毛或鴨毛相互作用。之後,只需加水即可。

參考文獻

Tudge, C. The Variety of Life. 牛津大學出版社, 2000.

DK Publishing. Prehistoric Life: The Definitive Visual History of Life on Earth. DK Adult, 2009.

Purves, W., Orians, G., and Heller, H. Life: The Science of Biology. 第4版. Sinauer Associates, Inc., 1995.

Gould, J., and Keeton, W. Biological Science. 第6版. New York: W.W. Norton & Company, 1996.

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關於作者:詹妮弗·弗雷澤是一位生物多樣性博主和榮獲AAAS科學新聞獎的科學作家,她曾為懷俄明論壇鷹報、波士頓環球報、路易斯維爾信使日報、高地新聞真菌雜誌撰稿。她擁有康奈爾大學的兩個生物學學位和麻省理工學院的科學寫作碩士學位。她在她的部落格藝術變形蟲上撰寫關於地球生命光譜的文章,並在@JenniferFrazer上釋出推文(偶爾)。像大衛·聖·哈賓斯一樣,她也擔心黏菌潛在的統治世界的計劃。

 

所表達的觀點是作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點。

 

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