這種海生蠕蟲的下體可以脫離身體游向遠方尋找異性
在一種最奇特的繁殖途徑中,這種日本小海蟲的尾部實際上長出了一個”迷你我”,然後它就可以展開這個”迷你我”,獨自游向遠方,尋找類似的異性自主尾巴來產卵。同時,蠕蟲也會長出另一條尾巴,以便再次交配。令科學家困惑的是,日本綠節蟲(Megasyllis nipponica)是如何形成這種被稱為匍匐莖的繁殖單元的。現在,東京大學教授三浦徹領導的研究團隊解開了日本海中這種水生蠕蟲複雜的基因表現。
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繁殖對海洋生物來說是一項挑戰,但這種蠕蟲卻能同時完成多項任務
隨著這種海生蠕蟲的成熟,它的後端會同步長出匍匐莖。當匍匐莖完全長成後,就會帶有配子(卵子或精子),並透過匍匐莖化過程從蠕蟲的軀幹分離出來。在這一階段,匍匐莖已經長出了用於游泳的剛毛以及眼睛和觸角。
然後,新獨立的匍匐莖就開始尋找異性匍匐莖,並在其中釋放配子。這樣,它的任務就完成了。不過,蠕蟲本身仍在繼續生活,成熟後還會重新長出另一條匍匐莖,以類似的方式展開。
演化生物學家認為,蠕蟲之所以發展出這種繁殖能力,是因為當匍匐莖在野外進行危險的尋找配偶工作時,它能使主要動物遠離危險。它還有可能使蠕蟲的基因傳播到更遠的地方,這取決於匍匐莖遊多遠才能找到它需要的東西。
然而,匍匐莖是如何在蠕蟲主體內部發育的,一直是科學家感興趣的謎。這項新研究終於揭示了這個奇特的性策略。
三浦說:”這表明,正常的發育過程是如何被改變,以適應具有獨特繁殖方式的動物的生活史的。”
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匍匐莖本質上是綠節蟲的生殖”迷你版”
研究團隊發現,負責整體身體結構的Hox基因在整個動物體內都是一致的,在這種情況下,綠節蟲的分節結構也是如此。這讓研究人員大吃一驚,他們原以為兩端的表達可能會有所不同。
“有趣的是,在這過程中,決定身體各部位特徵的Hox 基因的表達是恆定的,」三浦說。”這表明,只有頭部部分在身體後部受到誘導,以控制產卵行為進行繁殖。”
現在,研究人員希望揭示是什麼決定了匍匐莖會有卵子還是精子,特別是因為蠕蟲在整個生命週期中都會重新生長這一部分,藉此弄清楚性別決定機制以及音節蟲生殖週期的內分泌調節機制。
這項研究發表在《科學報告》(Scientific Reports)期刊。