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小型海洋生物利用粪便帮助海藻交配

开心的月饼 2023-07-14 14:25:27 健康养生

在生活中找到一个好的伴侣是一项艰巨的任务,所以想象一下,当你扎根于地面时,这项任务会变得多么困难。

小型海洋生物利用粪便帮助海藻交配

对于大多数陆地植物来说,无法移动意味着它们必须找到巧妙的方法将肥沃的物质运输给合适的配偶。在陆地植物进化的数百万年里,它们与动物建立了复杂而独特的关系,这使它们能够成功地殖民地球上几乎每一个陆地。

想象一下花朵用花蜜的芳香引诱传粉者,毛茸茸的种荚在路过的动物的皮毛上移动,或者种子穿过鸟类和食草动物的消化道在它们的粪便中发芽。

这些动植物相互作用通常是互惠互利的,或者说是“互惠互利的”。动物以水果或花蜜的形式获得奖励,而植物则可以将花粉或种子传播到比其单独达到的距离更远的距离。

植物和以植物为食的动物之间的互利共生被认为是对陆地生活的独特适应。在水下,水流和浮力的运动负责海藻和海洋植物的传播和受精。海藻不需要动物将它们的种子传播得又远又广——至少人们是这么认为的。

我们的新研究通过展示海藻和动物之间互利共生的例子来挑战这一假设。越来越多的证据表明,利用动物施肥和传播肥沃物质的能力可能并非陆地植物所独有。

去年,索邦大学的研究人员发现等足类动物(长度约为2-4厘米的海洋无脊椎动物)可以提高红海藻江蓠的受精成功率。

当等足类动物以红海藻上生长的小藻类为食时,海藻精子就会附着在它们的身体上。然后,它们将精子带到雌性海藻中,雌性海藻可以使暴露的卵子受精。作为回报,等足类动物得到一顿美餐并免受掠食者的侵害。

今年,我们的团队发现了几个例子,说明大型海藻在小动物的帮助下发生了性行为。

海带是我们沿海环境中最大的海藻。它们为许多其他物种提供栖息地和庇护所,但它们的繁殖一直是个谜。

它们具有所谓的双相生命周期,其中两个独立的生物体交替完成生命周期。形成生殖生命阶段的生物体称为配子体。

微型蜗牛Anachisatkinsoni吃微小的海带,然后在其粪便中受精。图片来源:雷纳·维恩霍夫

配子体由成虫释放的孢子生长而成。雄性和雌性配子体产生精子和卵子,当它们受精时,会产生幼海藻,并发育成成虫。

然而,配子体的尺寸非常微小(约0.5毫米)。由于这么小,你可能会想象找到另一个配子体来受精需要难以置信的运气。毕竟海洋很大,配子体需要接近1毫米才能成功受精。

人们认为配子体必须以高密度存在于海洋中,这就是成功受精的原因。

通过粪便受精

最初,我们的团队很好奇小型食草动物是否会通过吃配子体来抑制海带的受精成功。

成年无脊椎动物食草动物,如蜗牛和海胆,会严重破坏海带森林。所以我们想知道青少年是否也扮演着类似的角色。令我们惊讶的是,我们发现了相反的情况。

在我们的研究中,我们向两种海胆物种(Tripneustesgratilla和Centrostephanusrodgersii)以及微型蜗牛Anachisatkinsoni的幼体喂食配子体。

我们发现配子体可以通过食草动物的肠道存活。我们将排泄出来的配子体保留了几个星期,最终注意到从Tripneustesgratilla和Anachisatkinsoni的粪便中长出了许多小海藻。我们不确定为什么Centrostephanusrodgersii(一种在塔斯马尼亚过度放牧海带的物种)的粪便中没有长出小海带。

此外,粪便外的配子体都没有受精。这意味着被微小生物吃掉并最终进入它们的粪便,在某种程度上有利于海带的性行为。

我们并不确切知道这是为什么。我们认为这可能是由于摄入配子体的距离增加,或者是粪便本身的某些化学信号的影响。

动物介导的繁殖从哪里开始?

在海洋中发现动物介导的受精的重复例子表明,这一过程可能起源于水下,而不是像以前认为的那样起源于陆地。

从进化的角度来看,海藻比陆地植物古老得多。因此,动物和海藻生殖生物学之间的独特关系也许被遗传到了陆地植物上。

或者,它可能是动物介导的受精作用,在陆地和水下的植物进化过程中独立进化了多次。

无论哪种情况,我们的发现都正在改变我们看待海藻与草食动物相互作用的方式。海藻食草动物经常因对海带和海藻栖息地造成毁灭性损失而受到批评。

在这里,我们强调一个积极的影响:一个美好结局的食草海藻故事!小型食草动物可能在海藻繁殖中发挥重要作用,确保大海中的微观配子体能够找到彼此并繁殖后代。

说到底,一切都是为了性!海藻性,就是这样。


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