沒器官的奇怪動物:沒神經或與肌肉也能追捕獵物

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絲盤蟲

沒有腦袋也可以完成的事真是讓人驚訝。絲盤蟲(Trichoplax)是個微小的多細胞動物(直徑只有幾公釐),在此動物身上找不到肌肉或神經細胞的存在,甚至沒有任何器官。新的研究顯示出,牠還可以進行複雜的追捕、溶解及進食藻類的行為。

在馬里蘭州貝賽斯達美國國家神經疾病與中風研究院做研究的資深研究員兼資深研究作家Thomas Reese說:「絲盤蟲『雖然沒有典型的神經和突觸(腦細胞間資訊傳播的連結),但牠的行為看起來卻像是有神經系統』。我們的研究似乎在這裡看到了神經系統可能的進化方向。」

絲盤蟲(Trichoplax adhaerans,或研究人員稱的Trix)在世界各地都發現過,牠的肚子佈滿像毛髮一樣的纖毛,可以在較淺的海底順暢地爬行,以海藻為食物。牠是扁盤動物門(phylum Placozoa)中唯一的成員,因此展現了生命之樹分支的廣大與神秘性。(相較之下,所有脊椎動物從老鼠到魚類到人類都是扁盤動物門的分組之一)

奇怪的生物


美國國家心理健康研究院的研究領導人Carolyn Smith說她第一次遇到絲盤蟲是在2008年。她研究海綿來學習神經系統在最初階段的進化,「那時候我在顯微鏡畫面下看到這個酷炫的小生物爬過去。」

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幾週後,Smith在一篇科學論文中將這個爬過去的生物定義為絲盤蟲屬。她被這個原始生物身上圓形的後生動物神經系統基因所吸引。與Reese結婚30年的Smith說「這傢伙比海綿有趣多了」。

Smith、Reese與他們的同事在2014年的研究中使用光學與電子顯微鏡來描繪絲盤蟲兩種未知的細胞類型,絲盤蟲的身體細胞種類累計有六種。(人類則擁有數百種不同的細胞種類。)其中一種新的細胞種類,稱為水晶細胞(Crystal cells),可能是絲盤蟲用來感應環境的細胞;另外一種稱為親脂細胞(lipophil cells)則分布在這個動物的肚子,且含有一些化學顆粒,研究人員推測這些顆粒可能是消化酶。

絲盤蟲如何進食

在新的研究中,Smith與其同事用高速顯微鏡來即時捕捉絲盤蟲的進食行為,並以精細尺度的電子顯微鏡查看這個生物的剖面結構。電子顯微鏡的解析度比光學顯微鏡高很多,因為電子顯微鏡使用電子束,其波長比光小十萬倍。

研究人員發現當絲盤蟲發現海藻的時候,會停止纖毛動作,此時靠近海藻的親脂細胞釋放出消化酶將藻細胞撕開流出細胞內容物。絲盤蟲接著壓在這個被打開的海藻上,形成一個密封艙的狀態,接著絲盤蟲肚子上的細胞會開始像是在吸允這個被炸開食物的內容物一樣攪動著。這個現象表示出絲盤蟲一定擁有某些方法用來協調牠身上的數百個細胞,以偵測潛在的食物,停止動作,有目標性的進行外部消化以及進食行為。(影片:炸開的食物,看看絲盤蟲如何進食藻細胞)

耶魯大學生態學與進化生物學教授Leo Buss(沒有參與此研究)說這個新研究是「美妙的作品」。Buss說在「這些最簡單生物身上」的新發現「顯示出牠們擁有某些短程與長程細胞通訊的方法,讓牠們可以持續追蹤空間。」

Buss說「我們對消化與神經系統在低等生物中是如何運作的還不夠了解。這裡有個很棒的研究機會。」

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Smith說絲盤蟲的行為很像人體內一個微小的獨立腸,也會偵測食物粒子,用纖毛細胞處理食物,分泌消化酶以及吸收食物釋放的養分。

研究人員說,藉由研究這一小塊「腸」,科學家們也許可以更了解神經系統的早期演化。Reese說,也許「想了解一個人的腦其實要從他的胃下手」。

Smith與她的同事在9月2日公開存取的期刊PLOS ONE中報導了他們的發現。

來源: Livescience