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此兔非彼兔

此羊非彼羊

 

对于那些自在畅游的鲸豚来说,海是没有边际的;

对于珊瑚礁里穿梭的鱼儿来说,海是一个热闹的花园。

对于水下摄影师的我来说,相机和镜头不仅是一套用来记录的工具,更是我的第二双眼睛,让我窥探到那些同样缤纷可爱的微观世界,那些不起眼的一颗石头,一块贝壳,一片儿海藻,其实也是一些小家伙们全部的世界。

其中一个让我难忘的画面就是脸颊扑着腮红,小眼睛望着我的方向,安静地“吃着草”的叶羊。非常幸运的,今年5月我在印尼图兰本的海岸边10-15米深处,再次见到这种可爱的小生物,并用相机记录了下来。


 

# 01

 

叶羊是一类生活在海藻上的蛞蝓,可以理解为外壳退化后的蜗牛。由于长得太像一只卡通的小羊,叶羊又拥有了许多奇奇怪怪的别名:小羊肖恩、躺平兔、绵羊海兔、海麒麟、绵羊海蛞蝓、海底多肉......。

 # 02

物种简介

 

 

叶羊指的是Costasiella这个属的海蛞蝓(腹足纲,囊舌总目),包括大概17个物种, 分布在热带和温带的浅海地区。在我近十年的潜水生涯中,除了文中提到的Costasiella kuroshimae(特指这种白色面部,粉色腮红的),我也有幸遇到过一些其它叶羊的家族成员。

 (摄影师们一般称它“铅笔”,这只花花绿绿的蛞蝓是叶羊的亲戚)

(香蕉,这个名字是摄影师们为它们起的,便于我们交流,并不作为学名标注) 

它们成年后的体型通常跟一粒薏米差不多大,居住在一种毛茸茸的扇形藻类,绒扇藻属(Avrainvillea sp.)的表面。这种海藻形似银杏叶,表面质感就像小小的绿草地或小地毯。叶羊近似的体色在这个“小毯子”上并不容易被发现。如图,海马君抓着的这种叶子就是这种扇形的藻类。

 图片来源:张帆

 

每片儿海藻大概是一个鸡蛋那么大,偶尔同一片海藻上同时生活着很多只叶羊。

这种藻类生长在海底淤泥或细沙的区域,潜水的时候乍一眼望过去有一点无聊,但仔细地凑近观察散落在沙地上的海藻,就会发现叶羊的家族正在热闹地团聚呢。

 

# 03

外貌一览

 

 

叶羊的脑袋上长着一对叫嗅角的结构,像兔子的耳朵,但其实是叶羊的“鼻子”。我们人类的鼻子可以检测空气里的化学信号,叶羊的嗅角则用来捕捉水里的。通过嗅角对化学信号的感知,叶羊可以找到食物,适合的栖息地,交配对象,甚至躲避捕食者。

 

嗅角之间有一对紧凑的黑点儿,是叶羊迷人的小眼睛。可是这对眼睛看起来太小结构太简单,我曾经天真地认为这只是一种装饰,有着不为人知的迷惑作用,但这其实是一双货真价实的眼睛,是可以感受到光的强度变化的器官。虽然不会像人类的眼睛一样看清楚具体景象,但是至少它会知道附近有什么大东西经过,绝对不瞎。

 但凡拍过叶羊的摄影师应该都感受过这双小眼睛的敏锐,我发现每次把聚焦灯打开,这些小家伙扭头就走,要么用屁股对着镜头,要么就爬到海藻的另一面儿。

这一段视频记录了它们如何躲避我的光源。

在这里特别向大家声明: 

视频中的打光是模拟自然光线,不会对动物造成伤害

想要拍到一张小眼睛正视镜头的照片,着实不容易,需要耐心的蹲守,就算蹲守到,也就那么一小会儿。但咱们就说,有多少人是被这双小眼睛迷倒的?

 

 

# 04

神奇体质

 

 

不同种的叶羊有不同颜色的嗅角和表面的花纹,但它们透明的身体里都充满了绿色的颗粒。这些绿色物质并不是叶羊身体内部的组织或器官,而是在进食海藻的过程中剥离下来的一颗颗完整的叶绿体。

 

它们刚从卵里孵化出来的时候,一直是透明的,并且与它们的父母长得并不相像。直到吃了藻类之后,它们才会慢慢的变成绿色,发育成熟。叶羊的消化系统像一个网状结构充斥着身体内部,消化系统的表层细胞会将这些叶绿体吸收,一些叶羊的家族成员甚至保留这些叶绿体进行光合作用,长达几个星期甚至好几个月之久。也就是说,每一只叶羊都是“行走的多肉植物”

这种在进食时把叶绿体保留在体内的现象被称为盗食质体(kleptoplasty)。尽管鞭毛藻类,有孔虫等生物也有盗食质体的记录,但是目前已知所有动物中,只有叶羊所在的囊舌总目和单肠目的扁虫可以保留功能完整的叶绿体。

 

想想你每天消化不良吃那么多蔬菜,依然没变成一个靠太阳能驱动的人,大概就能意识到盗食质体这件事,没那么简单。在植物和藻类中,虽然光合作用发生的场所是叶绿体,但光合作用所需要的核心蛋白的基因在细胞核内,不在叶绿体自身。所以要保持长时间叶绿体的稳定工作,需要叶绿体和细胞核基因不间断的信号交流,再将细胞核基因表达的蛋白运输到叶绿体。

 

把藻类的叶绿体剥离下来安装在动物身上这个操作,就好像把汽车的轮胎安装到了一艘轮船上,虽然轮胎是完整的,但要让它持续滚动起来,需要的是汽车的操作,轮船上操作指南上根本不会有轮胎这个东西。所以叶羊到底是如何打破植物和动物的次元壁的呢?有科学家猜测,可能是因为叶羊祖先免疫识别的部分缺失,并且负责光合作用的质体基因转移到叶羊祖先的基因组中,这才导致了绿叶体从最初的非功能性保留变成了功能性保留。

 

无论如何,都不能否认这项“黑科技”的厉害,但叶羊到底用这项黑科技做了什么呢?直觉很容易告诉我们,光合作用不就是给它们提供养分的嘛,让它们有躺平的资本,晒晒太阳就能活下来,于是很多科学研究都提出了一个简单粗暴的假设:在没有食物供给的情况下,进行光合作用的叶羊比不进行光合作用的叶羊活得更久。

 

但有研究发现,两种实验条件下的叶羊(无光照的叶羊,每天提供12小时光照的叶羊)所能承受的饥饿天数是没有区别的,也就是说光合作用的能力与叶羊到底耐不耐饿没有决定性的关系,这就非常令人匪夷所思,如果不是为了给自身提供营养,费那么大劲演化出盗食质体有啥用?有科学家就追踪了叶羊的叶绿体上生成的那些有机物最后都到达了哪些身体组织里,最后发现很大一部分的养分都抵达了生殖器官,并且抵达生殖器官的有机物含量跟叶羊产卵的个数呈正比,所以他提出,也许光合作用生成的某种物质,是繁殖所必需的营养,盗食质体为繁衍下一代提供了优势,但叶羊这辈子该挨的饿,可能还是躲不过。

 

 

动物跟植物的祖先十几亿年前就已经分道扬镳,它们以独特的获取能量的方式在各自的生态位站稳了脚跟,谁能想到这些把一片儿海藻当成一个世界的叶羊,却在尝试着突破动物的生理界限。小身体大作为大概就是说它们吧!

 

参考资料

1】Alkon, D. L., & Fuortes, M. G. F. (1972). Responses of Photoreceptors in Hermissenda. Journal of General Physiology, 60(6), 631–649. https://doi.org/10.1085/jgp.60.6.631

2】Aoki, R., & Matsunaga, S. (2021). A Photosynthetic Animal: A Sacoglossan Sea Slug that Steals Chloroplasts. Cytologia, 86(2), 103–107. https://doi.org/10.1508/cytologia.86.103

3】Brenzinger, B., Schrödl, M., & Kano, Y. (2021). Origin and significance of two pairs of head tentacles in the radiation of euthyneuran sea slugs and land snails. Scientific Reports, 11(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s41598-021-99172-5

4】Cartaxana, P., Rey, F., LeKieffre, C., Lopes, D., Hubas, C., Spangenberg, J. E., Escrig, S., Jesus, B., Calado, G., Domingues, R., Kuhl, M., Calado, R., Meibom, A., & Cruz, S. (2021). Photosynthesis from stolen chloroplasts can support sea slug reproductive fitness. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences, 288(1959), 20211779. https://doi.org/10.1098/rspb.2021.1779

5】Christa, G., Gould, S. B., Franken, J., Vleugels, M., Karmeinski, D., Händeler, K., Martin, W. F., & Wägele, H. (2014). Functional kleptoplasty in a limapontioidean genus: Phylogeny, food preferences and photosynthesis in Costasiella, with a focus on C. ocellifera (Gastropoda: Sacoglossa). Journal of Molluscan Studies, 80(5), 499–507. https://doi.org/10.1093/mollus/eyu026

6】Christa, G., Wescott, L., Schäberle, T. F., König, G. M., & Wägele, H. (2013). What remains after 2 months of starvation? Analysis of sequestered algae in a photosynthetic slug, Plakobranchus ocellatus (Sacoglossa, Opisthobranchia), by barcoding. Planta, 237(2), 559–572. https://doi.org/10.1007/s00425-012-1788-6

7】Christa, G., Zimorski, V., Woehle, C., Tielens, A. G. M., Wägele, H., Martin, W. F., & Gould, S. B. (2014). Plastid-bearing sea slugs fix CO2 in the light but do not require photosynthesis to survive. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 281(1774), 20132493. https://doi.org/10.1098/rspb.2013.2493

8】Cruz, S., Calado, R., Serodio, J., & Cartaxana, P. (2013). Crawling leaves: Photosynthesis in sacoglossan sea slugs. Journal of Experimental Botany, 64(13), 3999–4009. https://doi.org/10.1093/jxb/ert197

9】Cruz, S., & Cartaxana, P. (2022). Kleptoplasty: Getting away with stolen chloroplasts. PLOS Biology, 20(11), e3001857. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001857

10】Händeler, K., Grzymbowski, Y. P., Krug, P. J., & Wägele, H. (2009). Functional chloroplasts in metazoan cells—A unique evolutionary strategy in animal life. Frontiers in Zoology, 6, 28. https://doi.org/10.1186/1742-9994-6-28

11】Hirose, E. (2005). Digestive System of the Sacoglossan Plakobranchus ocellatus (Gastropoda: Opisthobranchia): Light- and Electron-Microscopic Observations with Remarks on Chloroplast Retention. Zoological Science, 22(8), 905–916. https://doi.org/10.2108/zsj.22.905

12】Hughes, H. P. I. (1970). A light and electron microscope study of some opisthobranch eyes. Zeitschrift Für Zellforschung Und Mikroskopische Anatomie, 106(1), 79–98. https://doi.org/10.1007/BF01027719

13】Jensen, K., Krug, P., Dupont, A., & Nishina, M. (2014). A review of taxonomy and phylogenetic relationships in the genus Costasiella (Heterobranchia: Sacoglossa), with a description of a new species. Journal of Molluscan Studies (2014) 1–13. Doi:10.1093/Mollus/Eyu048, 80. https://doi.org/10.1093/mollus/eyu048

14】Jensen, K. R. (1997). Evolution of the Sacoglossa (Mollusca, Opisthobranchia) and the ecological associations with their food plants. Evolutionary Ecology, 11(3), 301–335. https://doi.org/10.1023/A:1018468420368

15】Laetz, E. M. J., Moris, V. C., Moritz, L., Haubrich, A. N., & Waegele, H. (2017). Photosynthate accumulation in solar-powered sea slugs—Starving slugs survive due to accumulated starch reserves. Frontiers in Zoology, 14, 4. https://doi.org/10.1186/s12983-016-0186-5

16】Maeda, T., Kajita, T., Maruyama, T., & Hirano, Y. (2010). Molecular Phylogeny of the Sacoglossa, With a Discussion of Gain and Loss of Kleptoplasty in the Evolution of the Group. The Biological Bulletin, 219(1), 17–26. https://doi.org/10.1086/BBLv219n1p17

17】Pierce, S. K., Curtis, N. E., & Middlebrooks, M. L. (2015). Sacoglossan sea slugs make routine use of photosynthesis by a variety of species-specific adaptations. Invertebrate Biology, 134(2), 103–115.

18】Rauch, C., de Vries, J., Rommel, S., Rose, L. E., Woehle, C., Christa, G., Laetz, E. M., Wägele, H., Tielens, A. G. M., Nickelsen, J., Schumann, T., Jahns, P., & Gould, S. B. (2015). Why It Is Time to Look Beyond Algal Genes in Photosynthetic Slugs. Genome Biology and Evolution, 7(9), 2602–2607. https://doi.org/10.1093/gbe/evv173

19】Rumpho, M. E., Pelletreau, K. N., Moustafa, A., & Bhattacharya, D. (2011). The making of a photosynthetic animal. Journal of Experimental Biology, 214(2), 303–311. https://doi.org/10.1242/jeb.046540

20】Serôdio, J., Cruz, S., Cartaxana, P., & Calado, R. (2014). Photophysiology of kleptoplasts: Photosynthetic use of light by chloroplasts living in animal cells. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 369(1640), 20130242. https://doi.org/10.1098/rstb.2013.0242

21】Swennen, C. (2007). Costasiella coronata, new species, and a revised diagnosis for the family costasiellidae (mollusca: opisthobranchia: sacoglossa).

22】Wyeth, R. C. (2019). Olfactory navigation in aquatic gastropods. Journal of Experimental Biology, 222(Suppl_1), jeb185843. https://doi.org/10.1242/jeb.185843

23】Yamaguchi, S., Yusa, Y., & Iwasa, Y. (2021). Evolution of life cycle dimorphism: An example of sacoglossan sea slugs. Journal of Theoretical Biology, 525, 110760. https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2021.110760

 

 

 

本文内容、图片以及视频,由蓝丝带海洋公益影像特约摄影师恭麒雅提供。

 

恭麒雅,知名水下摄影师,蓝丝带海洋保护协会“蔚蓝大使”、蓝丝带海洋保护协会优秀志愿者、《海洋救援》OceanAid 2016形象大使、船绮艺述-亚洲航海文化艺术展创始人、《蔚蓝领袖》海洋公益人物评选发起人。

2013年开始接触水下摄影。游历多个国家,擅长水下风景、生物微距、中大型海洋生物、海洋环境及人类等题材,专注用镜头展现大自然的故事。

本期学术顾问:哥伦比亚大学进化生物学研究生—阿浮

本期排版校对:蒋杰妍、刘青、初腾飞


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