這些迷人的海葵有一層發光的保護層

這些迷人的海葵有一層發光的保護層


海洋生物學家 Dimitri Deheyn 走向斯克里普斯海洋學研究所一個房間裡的一個孤立的水族館。在他周圍,水泵在藍色的大桶中攪拌,橡膠靴在混凝土地板上吱吱作響,空氣中瀰漫著潮間帶藻類的甜味。德黑恩打開實驗水族箱的鉸鏈,檢查一排排的海葵。然後他將手浸入水中,將其中一隻無脊椎動物轉移到培養皿中,然後走到光生物學實驗室,這是研究人員進行研究的房間。 研究生物如何與光相互作用。

德黑恩關掉光生物學實驗室的燈,將位於一英寸深的水中的海葵置於紫外線 (UV) 聚光燈下。這個單調的生物開始發出耀眼的綠色光芒。這種轉變是生物螢光的結果,在該過程中,獨特的蛋白質吸收特定波長的光(即紫外線),並將它們轉換回不同波長的光。根據生物體中蛋白質的類型以及其他分子因素,生物可以創造顏色,包括霓虹綠、藍色、黃色或橙色。

這些迷人的海葵有一層發光的保護層

海洋生物學家 Dimitri Deheyn 檢查聚集的海葵(雅緻花甲),是在聖地亞哥斯克里普斯海洋學研究所的實驗水族館中研究的三個物種之一。

朱爾斯·雅各布斯

潮間帶海葵,像這個,具有令人難以置信的恢復能力。許多海葵物種生活的潮間帶每天都會發生兩次徹底的變化。高潮和低潮之間暴露面積的變化給生態系統的居民帶來了兩種選擇:在變化中生存或滅亡。潮間帶海葵已經進化出專門的適應能力來應對這種變化,讓它們在這些極端條件下茁壯成長,科學家們剛剛發現了更多關於其中一種適應能力的資訊。

在 3 月發表的一項研究中 美國國家科學院院刊研究人員發現潮間帶海葵中的一種蛋白質可以增強螢光輸出,同時具有抗氧化特性。抗氧化劑是能夠解毒自由基的化合物,自由基是透過對生物體造成壓力而產生的危險化學物質。透過提供針對壓力源的生化防禦的新來源,這種蛋白質可能是變化海洋中海葵的生與死的差異。它可以幫助這些生物應對變化——例如更大的極端溫度——並提高海葵生存並將其基因傳遞給新一代的機會。海葵越亮,它就越容易處理和應對氣候造成的壓力。

迪米特里·德海恩

德黑恩檢查海葵 斯克里普斯海洋學研究所的螢光。

朱爾斯·雅各布斯

這項研究由當時史丹佛大學、現麻省理工學院的生物學家Nathaniel Clarke 和加州大學聖地牙哥分校的Deheyn 領導,研究人員研究了加州海岸的三種海葵,並發現了一種名為AnthoYFP 的獨特蛋白質,該蛋白質控制著海葵的生長。這三種海葵物種的相似之處在於它們所處的環境相似,並且在紫外線下會發出亮綠色螢光,但它們在白光下的顏色可能有所不同。在探索一種物種時,旭日海葵(獨角藻),研究人員發現了一種獨特的顏色變形,在紫外線和白光下發出螢光時呈現霓虹綠。 (這種海葵的其他類型在白光下呈現橄欖綠或棕色。) 作者對這種永遠的霓虹色變形感到困惑,研究並鑑定了 AnthoYFP 蛋白的一個版本,該蛋白使海葵在白光和紫外線下變得更亮。

聚集海葵

一群聚集的海葵 加州拉霍亞附近的潮間帶生態系統

朱爾斯·雅各布斯

比蛋白質產生的光子特性更引人注目的是它所提供的生化防禦。這項研究首次證明了螢光蛋白在生物體中的抗氧化功能,為更多研究打開了大門。

這項發現的影響未來可能會超出潮間帶範圍。 Clarke 設想未來將 AnthoYFP 用來幫助其他無脊椎動物應對細胞壓力。德黑恩認為,這種蛋白質可能被基因改造到其他刺胞動物物種中,包括珊瑚和海葵提高抵禦氣候變遷導致的極端溫度、更嚴重的風暴和海洋酸度增加的能力。例如,克拉克說,這種蛋白質可以幫助培育具有抗壓性的珊瑚,從而抵禦海洋變暖的挑戰。

在紫外線下聚集海葵

在紫外線照射下,一群聚集的海葵發出螢光。

朱爾斯·雅各布斯

德黑恩表示,隨著氣候變遷導致海岸發生變化,所有潮間帶壓力源(從高潮到低潮)都會增加。漲潮時,更劇烈的波浪會給海葵帶來額外的剪切應力,有可能將它們捲入大海。退潮時,極端炎熱和長時間離開水可能會增加生物乾燥的機會。海平面上升也將把它們的生態系統推向海灘更遠的地方,並到達宜居區的邊緣。根據 Deheyn 的說法,含有新發現的蛋白質的海葵 在這種不斷增加的壓力下,最有能力蓬勃發展。

紫外線下的旭日海葵

旭日海葵的口盤和觸手在紫外線下發出螢光。

朱爾斯·雅各布斯

德海恩說,多虧了公民科學家,他和他的同事才知道旭日海葵的顏色形態在哪裡生活和傳播。作者利用數位平台 iNaturalist 的觀察結果確定了這種獨特海葵的範圍、族群密度和流行程度。

在加州,一個由潮間帶愛好者組成的強大社區定期向 iNaturalist 等資料庫提交圖片和觀察結果。對於這些公民科學家來說,不斷的發現和潮汐池不斷變化的性質吸引著他們。以幫助識別旭日海葵人口。

潮間帶的公民科學家

當太陽落山、潮水退去時,熱心的公民科學家開始進入拉荷亞附近的潮間帶。

朱爾斯·雅各布斯

賈米·費爾德曼是那些充滿熱情的公民科學家之一。一位狂熱的潛水員、ScubaPro 大使和 TikTok 創作者(使用者名稱) @水下狗仔隊, 費爾德曼前往加州拉霍亞的潮汐池,配備氯丁橡膠涉水鞋、水下相機和頭燈。她經常在退潮前 30 分鐘到達目的地,這樣她就可以在漲潮將它們沖走之前到達她最喜歡的泳池。費爾德曼有時甚至會在凌晨 3:30 參觀水池,這是一次艱苦的跋涉,但她卻能罕見地看到在夜間或黎明和黃昏活躍的物種。

她對潮間帶的熱愛始於,因為當海洋波濤洶湧而無法水肺潛水時,她想找點事做。現在,費爾德曼開始沉迷於在水池中尋找和拍攝不同物種的挑戰。隨著聖地牙哥的氣候變化,她希望為科學家提供生態系統變化的「即時視圖」。

海葵屬

海葵和其他潮間帶生物的適應能力使其能夠在潮間帶的惡劣條件下取得成功。

朱爾斯·雅各布斯

公民科學家和裸鰓動物愛好者 Laura Simonato 也積極向 iNaturalist 分享她的潮間帶發現。她在 Instagram 上@thetidepooler 發布了關於潮間帶生物的多樣性和奇妙的帖子。 Simonato 在決定要去哪些地點尋找某些物種(包括她從未見過的物種)時會參考 iNaturalist。為了教育其他潮間帶探險家,西蒙納托製作了一張“Tidaldex”,這是一張潮間帶生物的互動海報,並出售。

賈米·費爾德曼在潮間帶

賈米·費爾德曼 (Jami Feldman) 是一名潮間帶愛好者,為名為 iNaturalist 的公民科學家網站做出貢獻,他在聖地亞哥附近的退潮期間檢查旭日海葵。

朱爾斯·雅各布斯

尋找並拍攝小型無脊椎動物對西蒙納託來說需要大量的練習。經過多年參觀潮汐池後,她更了解周遭的事物和不適當的事物。分享這些異地生物的觀察結果有助於科學家識別可能受到氣候變遷影響的棲息地變化和物種範圍擴張。

海葵觸手

拉霍亞附近潮間帶水池中的海葵觸手發出螢光。

朱爾斯·雅各布斯

透過向其他人介紹潮間帶,費爾德曼和西蒙納托希望鼓勵新的聲音加入其中,並在科學家的幫助下,為海洋創造一個更光明、更有彈性的未來。

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