海兔用粘液挫敗多刺龍蝦的攻擊

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海兔的粘性墨汁分泌物不僅僅是驅趕或分散其捕食者的注意力;科學家們發現,這種粘性物質還可以掩蓋它們嗅覺和味覺。

海兔(屬名:Aplysia)是大型的草食性軟體動物,與海蛞蝓和裸鰓類動物密切相關。最大的海兔——加州海兔(Aplysia vaccaria),可以長到75釐米長,重達2公斤。海兔有很好的嗅覺,這要歸功於它們頭部像兔子耳朵一樣豎立的一對大型感覺觸角。它們的顏色從淺灰、綠、紅到帶有白色斑點的深紫色不等,這有助於它們偽裝,因為顏色取決於它們吃的海藻的顏色以及它們居住的附近環境。

由於它們沒有保護性的外殼,海兔配備了一整套防禦機制,以使捕食者遠離它們的柔軟身體,而其柔軟的身體中含有毒素作為最後的手段。它們的外套腔內有兩個防禦腺;墨汁腺位於鰓上腔的頂部,產生紫色墨汁;蛋白腺位於鰓下腔的底部,產生乳白色的粘性分泌物,稱為蛋白液。如果海兔受到威脅或攻擊,其外套腔內的虹吸管會將其中一種或兩種分泌物泵入周圍的水中。研究表明,這些分泌物可以作為誘餌來應對諸如海葵、甲殼類動物和魚類等捕食者,從而誤導它們的攻擊。它通常也可以作為驅避劑,導致掠食性海葵的觸手收縮


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由於防禦能力如此之強,海兔並沒有很多需要擔心的捕食者,但已知加州多刺龍蝦(Panulirus interruptus)偶爾會冒險捕食它們。因此,在2005年,美國佐治亞州立大學神經科學研究所和生物系的查爾斯·德比(Charles Derby)和辛西婭·基克萊特(Cynthia Kicklighter)決定使用多刺龍蝦來測試海兔墨汁分泌物的影響。他們發現墨汁分泌物中的高濃度氨基酸模仿了食物的刺激特性,因此當龍蝦接觸到分泌物時,它們會放開海兔,轉而嘗試吃墨汁。多刺龍蝦會開始“用腿挖掘被分泌物覆蓋的基質(“挖掘”),並將前兩對腿移到嘴邊(“抓取”),這種行為類似於多刺龍蝦在受到化學刺激以尋找和品嚐食物時產生的行為”,該團隊在2005年一期的《當代生物學》(PDF)中報道。這種化學防禦形式,其結果類似於蜥蜴丟棄尾巴來分散捕食者的注意力,被稱為“吞噬擬態”。該團隊得出結論:“檢測到高濃度的遊離氨基酸通常向多刺龍蝦發出食物存在的訊號。海兔透過釋放模仿食物刺激特性的分泌物來利用其捕食者神經系統的這一特性,從而轉移攻擊者的注意力。蛋白液的高度粘性可能會產生食物的觸覺感,從而有助於擬態。”

在這次實驗中,德比及其同事注意到,當多刺龍蝦接觸到蛋白液分泌物時,它們也會習慣性地梳理其觸角(充當“鼻子”的小觸角)和口器,這表明該分泌物可能會阻礙它們品嚐和聞氣味的能力。因此,最近,德比與佐治亞州立大學的蒂芙尼·洛夫-切澤姆(Tiffany Love-Chezem)和胡安·阿吉奧(Juan Aggio)合作,測試了是否是蛋白液分泌物的化學成分或粘性產生了這種效果。

他們首先提取了蛋白液的水溶性部分,這會留下氨基酸和其他化學引誘劑,但保留了粘性,並將其塗抹在多刺龍蝦觸角的尖端。然後,研究人員向龍蝦提供了美味的“蝦汁”,並測量了它們化學感覺神經元(氣味檢測)和運動神經元中的電活動。研究人員在本週的《實驗生物學》中報道,與觸角乾淨的對照龍蝦不同,沒有嗅出蝦汁的問題,觸角上有蛋白液溶液的龍蝦未能對眼前的食物感到興奮,它們的化學感覺神經元和運動神經元明顯減少。

但是,當研究人員施用在蛋白液中發現的氨基酸溶液以檢視其化學成分是否影響龍蝦的神經元活動時,他們發現龍蝦對蝦汁的反應正常。這意味著蛋白液的濃稠粘性質地是物理阻礙海兔捕食者將其識別為食物的關鍵。“我們的實驗有力地支援了感覺失活主要是由於分泌物物理覆蓋觸角,從而阻止化學物質進入化學感覺神經元,”研究人員總結道。“我們的實驗沒有提供證據表明蛋白液的化學特性(無論是興奮性還是抑制性)對失活效應有貢獻,但實驗設計問題允許存在我們無法解決的某些化學效應。”

研究人員將這種新發現的機制與某些蛾類物種中發現的防禦行為進行比較,這些蛾類物種的超聲波發射可以“干擾”捕食性蝙蝠的回聲定位,從而掩蓋了蛾類的行蹤。但是,他們說這是第一次證明生物體可以透過化學機制使其捕食者的感官失活。

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引用的論文

Kicklighter, C., & Derby, C. (2006). 海兔加州海兔墨汁中的多種成分對海葵Anthopleura sola有厭惡作用 《實驗海洋生物學和生態學雜誌》, 334 (2), 256-268 DOI: 10.1016/j.jembe.2006.02.002

Kicklighter, C., Shabani, S., Johnson, P., & Derby, C. (2005). 海兔使用新型的抗捕食化學防禦 《當代生物學》, 15 (6), 549-554 DOI: 10.1016/j.cub.2005.01.057

Love-Chezem, T., Aggio, J., & Derby, C. (2013). 透過感覺失活進行防禦:海兔墨汁降低了多刺龍蝦對食物氣味的感覺和運動反應 《實驗生物學雜誌》, 216 (8), 1364-1372 DOI: 10.1242/jeb.081828

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About Becky Crew

Bec Crew is a Sydney-based science writer and award-winning blogger. She is the author of 'Zombie Tits, Astronaut Fish and Other Weird Animals' (NewSouth Press).

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