它们为了交配集体出动,却掉入了一个致命陷阱

它们为了交配集体出动,却掉入了一个致命陷阱
2021年03月31日 15:00 果壳

图片丨NOAA

为了繁衍,许多动物会通过释放特殊的信号分子来吸引异性,完成交配。但一些杀手也看重了这一点,释放相似的分子,引诱猎物出来交配,然后捕食掉……

撰文丨杨心舟

随着夜晚降临,月光照射在海洋上时,表面上一片寂静的世界,其实已经躁动不安。许多海洋生物都会跟随着月光强度变化,节律性地开展活动。而各种各样的海洋蠕虫会变得格外活跃,它们看起来像一只只生活在海底的蜈蚣,一般喜欢栖息在海藻和石头下面,躲避捕猎者的追捕。

当月光强度减弱,它们会逐渐从栖息地中爬出,然后开始环状扭动,看起来像进行一种特殊的绕圈舞蹈。这种行为的目的并不是活动身体,而是它们的一种交配仪式,在这一过程中,雌雄个体会完成受精。而引导它们参与交配的,除了月光,还有特殊的信号分子弗洛蒙(pheromones),这种物质学名为信息素或者外激素,是一类向异性传达交配信号的化学分子。

传递交配信息

许多生活在海洋中的动物都依靠信息素完成繁衍,例如海胆会通过信息素来告诉同伴是时候交配了。当有海胆释放信息素之后,周围接到信号的海胆就会同一时刻向环境中喷射出生殖细胞,新一代的生命就会从中诞生。

对蠕虫来说,信息素就是让它们从藏匿之处爬出的动力,其中有两种能够分别激起雌性和雄性的交配欲望:三硝基苯基谷氨酰赖氨酸(ovothiol A)主要会将雌性蠕虫引出来到空旷的海床绕圈游泳;尿酸盐(urate)则会吸引雄性,让它们主动释放精子。

但实际上,有一部分以为能完成生命大和谐的蠕虫们,结局却并不是那么美好。它们没有意识到,月光之下还隐藏着一场致命的谋杀案。帝王芋螺(Conus imperialis)早已经伺机待发,准备将这些出门寻找异性的蠕虫们纳入腹中。

生活在浅水的帝王芋螺。丨SAMUELS.ESPINO

帝王芋螺完全不挑食,只要是自己能吞下的动物都不抗拒,鱼、蠕虫甚至贝壳类动物都位于它们的菜单上。由于行动缓慢,它们无法快速出击捕捉猎物,而它们最拿手的攻击方式就是下毒,帝王芋螺的毒液腺就是各种毒素分子的制造工厂。

它们的捕食方式多样,但都离不开毒素。当一些鱼游到芋螺的口腔附近时,就会被芋螺口中类似网状的结构给吞没,在这个结构中鱼类会进入极度放松的状态,原因就是芋螺会释放出毒素,缓慢地麻痹鱼的运动,然后芋螺就一只一只地食用无法动弹的小鱼。当然,它们最擅长的还是利用尾部的特殊长鼻状结构,去蜇刺周围的鱼,并注入神经毒素使它们瘫痪。行动不便的鱼,再也无法游动逃离,只能眼睁睁看着自己被吃掉。

图片丨JAMA. 1998;279(21):1679-1681.

但蠕虫不像鱼一样会到处游动,它们都很擅长寻找和制造躲藏地,如何把它们吸引出来才是能饱餐一顿的关键。帝王芋螺的想法同样非常简单:蠕虫会因为什么事情忍不住出来,我就模仿这件事来吸引你。而错误地传达交配信号就是一种非常合适的方式。

以交配为诱饵

《科学·进展》的一项研究,就在它们的毒液腺中发现了与蠕虫信息素极其类似的成分。帝王芋螺用conazolium A 和genuanine模仿了ovothiol A和尿酸盐,模仿分子和原本的分子并不完全一样,但保留了关键的分子结构。这样既能够发挥信息素的功能,又能增加分子的稳定性。

两种模拟的信息素与原本的信息素丨来源论文

作为局外人,我们可能会认为蠕虫居然能傻乎乎地上钩,但实际上帝王芋螺为了捕捉到它们可谓煞费苦心,这些稳定的模拟分子可以更长时间地影响蠕虫的代谢,干扰正常的交配计划。除此之外,稳定的结构或许也能在模拟信息素在水中保持更久,这样有助于把藏在岩石缝隙中的蠕虫吸引出来。

为了检测这两种模仿分子是不是真的能起效,研究者挑选了一批杜氏阔沙蚕(Platynereis dumerilii),将它们置于试验皿中,在实验组中加入了帝王芋螺体内的模拟信息素,信息素的浓度与帝王芋螺毒液腺体中所含的相当。

结果当这些杜氏阔沙蚕接触到模拟信息素后,16条雄性个体中有13条释放出了精子,对照组则保持正常状态;而11条雌性个体中有7条开始绕圈运动,完成典型的交配动作,起效的时间非常快,雌性一般15秒之后就会开始环形运动,环状运动的轨迹明显强于对照组。

接受到模拟信息素的雌性蠕虫会快速转圈丨来源论文

当然,杜氏阔沙蚕是一种常用的模式生物,生活在海洋里的帝王芋螺并不知道怎么食用这种蠕虫。帝王芋螺肠道里的DNA显示,因为这种交配诱惑而丧生的更可能是杜氏阔沙蚕的近亲,例如火刺虫(Hermodice)等海洋蠕虫。

一种海洋蠕虫,火刺虫丨Lamar University

“帝王芋螺的确充满了许多令人惊讶的地方。”密歇根大学安娜堡分校的动物学家Thomas Duda表示,不过,目前整个实验都是在实验室完成和观察到的。因为想要在海洋环境中看到帝王芋螺释放信息素,再吸引蠕虫的过程并不容易。但这种利用交配引诱捕猎的机制在生物界中并不罕见,例如链球蛛(Mastophora)会分泌猎物吸引异性时释放的信息素,以此来引诱对方并捕食。而帝王芋螺分泌的模拟信息素还经过了加工,比天然的更稳定,诱捕机制甚至更加高级。

谨慎对待

尽管这些毒液和诱惑是许多生物的噩梦,但对于人类来说,这些分子经过修饰之后就能成为日常中所使用的药物,例如现在的一种FDA批准上市的止痛药齐考诺肽(Prialt)就来自于毒素分子,研究者合成了毒腺中的一种多肽,这种毒原本是一种钙离子通道抑制剂,用于麻痹猎物的。当这种毒素多态制作成药物后,就能够阻断脊髓中神经细胞的信号传导,以此来缓解疼痛感。

不过,毒素经过处理,在适量使用的条件下对人类有益,并不代表帝王芋螺对人类不危险,这些芋螺可以说是海洋中最危险的捕猎者,仅仅只需几滴毒液就足以杀死10个成年人。并且,医学界还没有针对芋螺毒素的解药,因此一旦中毒,医生能做的只有防止毒液扩散。

在野外,除了蠕虫需要经得住芋螺的诱惑,我们在浅水区遇到这些芋螺时也不要被它们的外表和迟缓的行动给欺骗了,往往致命的杀手就隐藏在这些美丽的背景之后。

参考文献

[1]Small-molecule mimicry hunting strategy in the imperial cone snail, Conus imperialis

[2]https://advances.sciencemag.org/content/7/11/eabf2704

财经自媒体联盟

新浪首页 语音播报 相关新闻 返回顶部