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疑团初解
其实,早在20世纪,科学家就已经发现海兔能够进行光合作用的特性。一类海兔常常以特定类型的海藻为食,其身体的色彩也会变得和这种海藻相近。不同种类的海兔之间的颜色千差万别,科学家断定海兔体内存在大量的共生藻。当他们找不到食物的时候,只需要来个日光浴就可以获取足够的能量。事实果真如此么?
美国缅因州大学的玛丽·朗夫是研究海兔的资深专家,在她早期的研究中就揭示了这种学说的错误性。事实上,藻类被海兔摄入体内后,大部分的细胞质都被消化吸收了,但是在整个消化过程中叶绿体被奇迹般地保存下来,并储存在海兔体内供其进行光合作用。
然而仅有叶绿体是不能完成光合作用的。藻类的叶绿体内部仅能合成维持光合作用的10%的蛋白质,其余的蛋白质都需要依靠海兔的细胞核基因来合成。仅仅盗取了藻类叶绿体的海兔还是无法长时间进行光合作用的。在朗夫的另一个实验中,一组用海藻喂养了2周的海兔在无食物供给的情况下,竟然健康地生活了一年之久。这个实验充分说明了海兔体内本身就具有维持叶绿体功能的基因。
于是朗夫将自己的视线转移到了海兔的DNA序列。测序的结果显示:海兔体内一段重要的DNA和藻类光合作用的相关基因有着完全相同的序列,而在其他动物体内尚未发现类似基因。这个可爱的海洋小生灵竟是一个“基因大盗”!
更大的疑团
谜底似乎已被揭开,然而更大的疑团还在等待着科学家们:基因是如何被“盗取”的?
对于这个问题,科学家给出了两种解释:一种可能是,海兔的肠道细胞在摄取藻类叶绿体的同时将藻类DNA一并摄入,并整合到自身基因组中,为“盗取”的叶绿体合成必需的蛋白质。另一种可能是,海藻自身携带的一种病毒发生了变异,获得了侵染海兔细胞的能力,从而将这部分DNA带入到海兔体内。
更令人惊讶的结论还在后面。科学家在对海兔生殖细胞内的DNA序列进行分析后发现,这些细胞本身就带有从海藻中“盗取”的DNA序列。这说明海兔的后代天生就具备这种“盗取”叶绿体进行光合作用的潜质。詹姆斯·哈特曼推断,经过千万年的演化,海兔也许将成为第一个以太阳能为动力的植物动物混合体。
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