?

圖片來源：NOAA

?

撰文丨楊心舟

?

隨著夜晚降臨，月光照射在海洋上時，表面上一片寂靜的世界，其實(shí)已經(jīng)躁動不安。許多海洋生物都會跟隨著月光強(qiáng)度變化，節(jié)律性地開展活動。而各種各樣的海洋蠕蟲會變得格外活躍，它們看起來像一只只生活在海底的蜈蚣，一般喜歡棲息在海藻和石頭下面，躲避捕獵者的追捕。

?

當(dāng)月光強(qiáng)度減弱，它們會逐漸從棲息地中爬出，然后開始環(huán)狀扭動，看起來像進(jìn)行一種特殊的繞圈舞蹈。這種行為的目的并不是活動身體，而是它們的一種交配儀式，在這一過程中，雌雄個體會完成受精。而引導(dǎo)它們參與交配的，除了月光，還有特殊的信號分子弗洛蒙（pheromones），這種物質(zhì)學(xué)名為信息素或者外激素，是一類向異性傳達(dá)交配信號的化學(xué)分子。

?

?

傳遞交配信息

?

許多生活在海洋中的動物都依靠信息素完成繁衍，例如海膽會通過信息素來告訴同伴是時候交配了。當(dāng)有海膽釋放信息素之后，周圍接到信號的海膽就會同一時刻向環(huán)境中噴射出生殖細(xì)胞，新一代的生命就會從中誕生。

?

對蠕蟲來說，信息素就是讓它們從藏匿之處爬出的動力，其中有兩種能夠分別激起雌性和雄性的交配欲望：三硝基苯基谷氨酰賴氨酸（ovothiol A）主要會將雌性蠕蟲引出來到空曠的海床繞圈游泳；尿酸鹽（urate）則會吸引雄性，讓它們主動釋放精子。

?

但實(shí)際上，有一部分以為能完成生命大和諧的蠕蟲們，結(jié)局卻并不是那么美好。它們沒有意識到，月光之下還隱藏著一場致命的謀殺案。帝王芋螺（Conus imperialis）早已經(jīng)伺機(jī)待發(fā)，準(zhǔn)備將這些出門尋找異性的蠕蟲們納入腹中。

?

生活在淺水的帝王芋螺。（圖片來源：SAMUEL S. ESPINO）

?

帝王芋螺完全不挑食，只要是自己能吞下的動物都不抗拒，魚、蠕蟲甚至貝殼類動物都位于它們的菜單上。由于行動緩慢，它們無法快速出擊捕捉獵物，而它們最拿手的攻擊方式就是下毒，帝王芋螺的毒液腺就是各種毒素分子的制造工廠。

?

它們的捕食方式多樣，但都離不開毒素。當(dāng)一些魚游到芋螺的口腔附近時，就會被芋螺口中類似網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)給吞沒，在這個結(jié)構(gòu)中魚類會進(jìn)入極度放松的狀態(tài)，原因就是芋螺會釋放出毒素，緩慢地麻痹魚的運(yùn)動，然后芋螺就一只一只地食用無法動彈的小魚。當(dāng)然，它們最擅長的還是利用尾部的特殊長鼻狀結(jié)構(gòu)，去蜇刺周圍的魚，并注入神經(jīng)毒素使它們癱瘓。行動不便的魚，再也無法游動逃離，只能眼睜睜看著自己被吃掉。

?

圖片來源：JAMA. 1998;279(21):1679-1681.

?

但蠕蟲不像魚一樣會到處游動，它們都很擅長尋找和制造躲藏地，如何把它們吸引出來才是能飽餐一頓的關(guān)鍵。帝王芋螺的想法同樣非常簡單：蠕蟲會因?yàn)槭裁词虑槿滩蛔〕鰜恚揖湍７逻@件事來吸引你。而錯誤地傳達(dá)交配信號就是一種非常合適的方式。

?

?

以交配為誘餌

?

《科學(xué)·進(jìn)展》的一項(xiàng)研究，就在它們的毒液腺中發(fā)現(xiàn)了與蠕蟲信息素極其類似的成分。帝王芋螺用conazolium A 和genuanine模仿了ovothiol A和尿酸鹽，模仿分子和原本的分子并不完全一樣，但保留了關(guān)鍵的分子結(jié)構(gòu)。這樣既能夠發(fā)揮信息素的功能，又能增加分子的穩(wěn)定性。

?

兩種模擬的信息素與原本的信息素。圖片來源論文。

?

作為局外人，我們可能會認(rèn)為蠕蟲居然能傻乎乎地上鉤，但實(shí)際上帝王芋螺為了捕捉到它們可謂煞費(fèi)苦心，這些穩(wěn)定的模擬分子可以更長時間地影響蠕蟲的代謝，干擾正常的交配計(jì)劃。除此之外，穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)或許也能在模擬信息素在水中保持更久，這樣有助于把藏在巖石縫隙中的蠕蟲吸引出來。

?

為了檢測這兩種模仿分子是不是真的能起效，研究者挑選了一批杜氏闊沙蠶（Platynereis dumerilii），將它們置于試驗(yàn)皿中，在實(shí)驗(yàn)組中加入了帝王芋螺體內(nèi)的模擬信息素，信息素的濃度與帝王芋螺毒液腺體中所含的相當(dāng)。

?

結(jié)果當(dāng)這些杜氏闊沙蠶接觸到模擬信息素后，16條雄性個體中有13條釋放出了精子，對照組則保持正常狀態(tài)；而11條雌性個體中有7條開始繞圈運(yùn)動，完成典型的交配動作，起效的時間非常快，雌性一般15秒之后就會開始環(huán)形運(yùn)動，環(huán)狀運(yùn)動的軌跡明顯強(qiáng)于對照組。

?

接受到模擬信息素的雌性蠕蟲會快速轉(zhuǎn)圈。圖片來源論文

?

當(dāng)然，杜氏闊沙蠶是一種常用的模式生物，生活在海洋里的帝王芋螺并不知道怎么食用這種蠕蟲。帝王芋螺腸道里的DNA顯示，因?yàn)檫@種交配誘惑而喪生的更可能是杜氏闊沙蠶的近親，例如火刺蟲（Hermodice）等海洋蠕蟲。

?

一種海洋蠕蟲，火刺蟲。圖片來源：Lamar University

?

“帝王芋螺的確充滿了許多令人驚訝的地方?！泵苄髮W(xué)安娜堡分校的動物學(xué)家Thomas Duda表示，不過，目前整個實(shí)驗(yàn)都是在實(shí)驗(yàn)室完成和觀察到的。因?yàn)橄胍诤Ｑ蟓h(huán)境中看到帝王芋螺釋放信息素，再吸引蠕蟲的過程并不容易。但這種利用交配引誘捕獵的機(jī)制在生物界中并不罕見，例如鏈球蛛（Mastophora）會分泌獵物吸引異性時釋放的信息素，以此來引誘對方并捕食。而帝王芋螺分泌的模擬信息素還經(jīng)過了加工，比天然的更穩(wěn)定，誘捕機(jī)制甚至更加高級。

?

?

謹(jǐn)慎對待

?

盡管這些毒液和誘惑是許多生物的噩夢，但對于人類來說，這些分子經(jīng)過修飾之后就能成為日常中所使用的藥物，例如現(xiàn)在的一種FDA批準(zhǔn)上市的止痛藥齊考諾肽（Prialt）就來自于毒素分子，研究者合成了毒腺中的一種多肽，這種毒原本是一種鈣離子通道抑制劑，用于麻痹獵物的。當(dāng)這種毒素多態(tài)制作成藥物后，就能夠阻斷脊髓中神經(jīng)細(xì)胞的信號傳導(dǎo)，以此來緩解疼痛感。

?

不過，毒素經(jīng)過處理，在適量使用的條件下對人類有益，并不代表帝王芋螺對人類不危險，這些芋螺可以說是海洋中最危險的捕獵者，僅僅只需幾滴毒液就足以殺死10個成年人。并且，醫(yī)學(xué)界還沒有針對芋螺毒素的解藥，因此一旦中毒，醫(yī)生能做的只有防止毒液擴(kuò)散。

?

在野外，除了蠕蟲需要經(jīng)得住芋螺的誘惑，我們在淺水區(qū)遇到這些芋螺時也不要被它們的外表和遲緩的行動給欺騙了，往往致命的殺手就隱藏在這些美麗的背景之后。

?

原始論文：

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

https://advances.sciencemag.org/content/7/11/eabf2704



關(guān)注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回復(fù)【最新活動】，了解近期科普活動
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回復(fù)【研學(xué)營】，了解最新科普研學(xué)營
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】，了解最新團(tuán)體定制活動
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥知識】，學(xué)習(xí)觀鳥相關(guān)科普知識
回復(fù)【博物學(xué)院】，了解更多博物學(xué)院活動詳情