这些动物用自己的鼻涕建造宫殿

利用激光,科学家们对这些精美、柔软的房屋进行了数字重建。
Close up view of a "giant larvacean" (blue tadpole-like animal) and its "inner house."
这张照片是“巨型尾海鞘”(一种蓝色的蝌蚪状动物)及其“内部房屋”的特写。MBARI
A close up view of the giant larvacean, the blue tad-pole-like swoosh in the center, and its snot palace.
巨型尾海鞘的特写,中心是蓝色的蝌蚪状飘带,以及它的鼻涕宫殿。MBARI

每种动物都有自己理想的家。对于巨型尾海鞘来说,这个家非常奇怪——而新的研究表明,它们的黏滑之家比我们想象的还要疯狂。它们有着球状的头部和扁平的尾巴,这些胶状的无脊椎动物看起来像巨大的、幽灵般的蝌蚪。虽然它们会长到早餐松饼那么大,但通常被自己建造的、长达 1 米的“鼻涕宫殿”包围着。

现在,周三发表在 《自然》 杂志上的新见解显示,所有粘液中隐藏着新的结构细节。科学家们将激光技术安装在遥控潜水器上,将其送入 400 米深的海中,扫描这些精美的 房屋。通过对观察到的现象进行数字重建,科学家们发现巨型尾海鞘的鼻涕宫殿有两个嵌套结构:内部房屋和外部房屋。

“一种思考方式就像大脑,然后是包围大脑的头骨,”蒙特利湾水族馆研究所(MBARI)首席工程师 Kakani Katija 说,她领导了这项研究。她表示,外部房屋保护它们免受捕食者的侵害,使其更难被发现,同时又提供了一个柔软的保护屏障,并且是主要的滤水器。它包围着内部房屋,内部房屋将所有食物从水中收集起来,两者之间由一个小的进水口隔开。Katija 说,整个装置是一个复杂的进食装置。

特别令人惊叹的是这些尾海鞘是如何建造如此精巧的结构的。在建造家园之前,尾海鞘的头部内壁有一种细胞,专门用来分泌粘液。然后,它们一次性释放这些粘液,并像“充气城堡”一样将其吹胀,Katija 说。

“想象一个未充气的气球,”她继续说道。整个粘液房屋是一次性分泌的,扁平且无定形,然后在不到一个小时内吹胀,使其完全充气并投入使用。“看着它非常不可思议,”她说,尤其考虑到尾海鞘没有任何附属肢体可以操作。“蜘蛛有八条腿来建造和铺设网的材料。这种动物真的只有头部和尾巴。”

A close up of the giant larvacean and it snot house.
研究人员能够使用激光创建鼻涕房屋的三维模型。MBARI

尽管这些果冻城堡如此精巧,但它们并不是为了持久而建造的。在一两天之内,过滤器最终会堵塞,尾海鞘就会“弃船”,立即开始建造新的宫殿。被丢弃的房屋,里面塞满了营养物质,会沉入海底,滋养海底的食腐动物。

虽然尾海鞘的粘液房屋早在 20 世纪 60 年代就已经被观察到,但科学家们一直很难对其进行仔细的观察。这些胶状结构非常精细,你无法像捕捉其他生物那样将它们捕获并拖到水面。唯一能准确观察这些动物的方法是在它们生活的地方观察它们——这是一个后勤和技术上的挑战。

MBARI 通过 DeepPIV 克服了这一障碍,DeepPIV 是一种扫描仪器,使用了由 Katija 和她的团队开发的激光技术。DeepPIV 发射一个激光“片”——胶状物质被激光照射时会发光,使科学家们能够注意到尾海鞘及其房屋的位置。每次重新定位仪器时,团队都会看到尾海鞘房屋的一个新的二维“切片”。通过来回扫描激光并编译每个切片的信息,团队能够无创地观察到这些动物,同时数字重建三维模型。

这些奇特的海洋动物如何利用它们微小、简单的身体建造粘液房屋,这仍然是个谜,但 Katija 知道还有很多东西需要学习。“尾海鞘可以过滤各种尺寸的颗粒……并且它们可以非常高效地做到这一点,高达 95%-99%。在这方面,我们自己的工程系统做得如何?”Katija 说。“这些粘液结构是否在使用某种特征或某种机制?”

Katija 希望,随着他们继续发现,这些结构将激发未来的过滤技术或医疗应用。她表示,海洋中层有太多迷人的动物,但它们却很少受到研究。现在有了重建它们体形的方法,这为理解它们提供了更多机会。“这正是我们希望在深海照亮新事物时所追求的。”

 

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Hannah Seo

特约撰稿人,科学

Hannah Seo 是 Popular Science 的科学撰稿人。她于 2020 年以实习生身份加入,此后一直为 Popular Science 的网站和季度杂志定期投稿。Hannah 的报道涵盖了从 COVID-19 到罕见的考古发现等各种主题,她总是乐于讨论奇特的海洋生物或神经心理学的奥秘。


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