科学家揭秘水下生物的共生关系

【编者按】利用目前绘制出的基因组图谱，研究人员可以进一步探索共生关系位置的解剖学起源。在发光器官的例子中，乌贼必须能够监控和调节它发出的光以匹配天空中的月光的亮度。“他们需要一种与眼睛基本类似的机制，”Nyholm 说。研究团队的确在发光器官中发现了一些在乌贼眼睛中广泛存在的活性基因，其中包括一类能够表达高浓度、名为“反光素”（reflectins）的可反光蛋白。短尾乌贼似乎复制和修改了它已有的基因，从而创造出这种新器官——其中甚至包括了一个像眼睛晶状体一样的结构。

该团队研究的第二个共生器官，副缠卵线（accessory nidamental gland, ANG），由完全不同的路径进化而来。ANG 仅存在于雌性乌贼体内，它产生一种凝胶状的、充满细菌的包膜，保护乌贼的卵不受其他定植微生物的污染。这个器官内生活着许多种类的细菌，并活跃表达着在短尾乌贼体内其他地方及其他乌贼体内都不活跃的新基因。“为了进化这个器官，它必须自己合成这个基因，”Nyholm 说。

图丨两个短尾乌贼的发光器官嵌在墨囊内，位于墨囊两侧叶。费氏弧菌独占这些器官，产生绿色荧光蛋白，透过乌贼透明的身体发出荧光（来源：quantamagazine）

尽管这两个器官独自分开进化，但它们都是相对乌贼进化史较为近期才出现——发光器官大约 3000 万年前出现，约在章鱼与乌贼发生进化歧异 2 亿 4 千万年后。

“我认为这是个巨大的贡献，”来自康奈尔大学的昆虫学家暨共生学专家、The Symbiotic Habit 一书作者 Angela Douglas 说道。她指出，研究人员们能够利用基因组排除一些有关器官形成的假设，并深入挖掘动物与微生物形成良好关系的机制。

“我们总有这样一种观念：‘微生物是有害的’、‘清洁接近圣洁’、动物非常善于发现微生物并杀死它们，”Douglas 说。但其实许多生物为微生物提供了栖息之处。“我们不是在忍受它们，”她补充道，“而是我们的确需要它们。”