得像一片葉子,以綁架海草裡光合作用的胞器與基因著稱的海蛞蝓─Elysia chlorotica,如今根據專精細胞生理學與生化學的美國南佛羅里達大學教授 Sidney K.Pierce的研究,這個海蛞蝓甚至「搶奪」了足夠多的元件,使自己的身體內擁有一個完整的植物化學反應途徑。

今年一月七號,在年度的整合與比較生物學學會(Society for Integrative and Comparative Biology)中,Pierce報告他們利用放射性的追蹤物,發現海蛞蝓能夠自己製造一種葉綠素─葉綠素 a─以捕捉太陽光裡的能量。科學家已知微生物能夠交換基因,但是在多細胞生物的世界裡也觀察到基因的交換,這可是一件令人驚訝的事情。無脊椎動物學家 John Zardus說:「這有可能是動物和植物的融合,簡直只能以酷來形容。」

Pierce強調這種綠色海蛞蝓的行為並不同於和微生物共生並共享光合作用產物的珊瑚。在吃下海草後,海蛞蝓內擁有高度支鍊結構的胃網路只偷走海草細胞內的葉綠體,將它們吞沒並且留在自己的細胞中。E. chlorotica的一些親戚也有類似竊取葉綠體的行為,但E. chlorotica的特別之處在於其偷來的葉綠體能夠保留一輩子,也就是大約一年。科學家指出一旦有個年輕的海蛞蝓吃下了它這輩子的第一餐隔藻藻(Vaucheria algae)後,這個海蛞蝓從此至餘生都不必再為吃什麼傷腦筋了。它所要做的就只是趁著天氣不錯出來曬曬太陽、做做日光浴。

但是葉綠體需要不斷供應的葉綠素和其他元件才可以持續進行光合作用。在海藻的細胞內,細胞核會不斷供應新鮮的貨物給葉綠體,但海蛞蝓內的葉綠體要如何獨立運作這麼長的時間呢?在Pierce的研究之前,已經存在了暗示─海蛞蝓的葉綠體並不只是使用預先儲存的葉綠素。追隨著這個線索,自2007起Pierce 便和他的同事們以及其他的團隊,在海蛞蝓的體內陸續找到一些與光合作用相關的基因,而這些基因顯然是從海藻裡得到的。他們並且發現,即使是未徹底孵化的海蛞蝓,在沒吃過任何海藻的情況下,也帶有「海藻的光合作用基因」。

在會議當中,Pierce提到更多有關「偷來」的海藻基因,以及這些基因所生成的酶如何在葉綠素合成反應中扮演重要的角色。完整的機制需要16個酶以及多個細胞成份的合作。為了檢驗海蛞蝓是否真的可以自行合成葉綠素,Pierce和他的同事們將海蛞蝓斷食至少五個月並且不提供任何消化廢物。之後他們發現海蛞蝓的體內依舊存在著從海藻身上得到的葉綠體,而且那一叢叢在周遭應該早被吃完的海藻依然毫髮無缺。接著他們在海蛞蝓體內注入一個以放射碳標記的氨基酸, 並在之後發現了葉綠素 a 的放射性產物。這個被放射性標記的成份是在海蛞蝓做完日光浴後才出現,而在黑暗中的海蛞蝓則不存在此種放射性葉綠素 a。 紀錄著更多細節的文章預計在 Symbiosis 期刊中發表。

Zardus 提到,他儘量保持健康的懷疑,並且希望瞭解更多實驗的細節。然而這個「借我用一下光合作用吧」的可能性的確很有趣,並且可能使探索演化的歷史變得更為複雜。「這個綠色海蛞蝓使演化的分支之間存在連結的可能性」,Zardus 最後說道。

甲殼綱動物學家 Gary Martin對此則是說:「這太不尋常了,演化遠比我想像的還要有創意。」

Image: Nicholas E. Curtis and Ray Martinez

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