@ 2014.06.27 , 15:32

进化是如何赋予某些鱼类发电超能力的?

[-]

达尔文在H.M.S.小猎犬号上漂泊的数年间,解剖了无数动物,电鳗也是其中一种。达尔文切开电鳗后惊奇地发现,这种鱼身体的80%的空间被三个长得很像肌肉组织的器官占据,但这些器官又不是肌肉。达尔文发现的器官,其实就是电鳗的发电器。

后来,达尔文又在其它鱼类体内发现了类似器官,达尔文推测六种分支的发电鱼都选择了相同的适应环境的能力,但是彼此之间并没有互相影响,达尔文的推论是正确的。

知道现在为止,我们还不知道这六种分支的相近程度有多高。根据《科学》杂志今天发表的一份研究称,六条分支中至少有三条分支是通过相同的基因变化进化而来。从分类学上看,这些分支的亲缘关系太远,不可能是从同一个祖先遗传发电基因。在《物种起源》中,达尔文写道“自然选择可以为所有生物带来好处,也会利用相似的变化达到目的,有时候两种生物的两种部分会出现几乎相同的变化。”在生物学中,这种现象叫做趋同进化

研究作者之一的Jason Gallant解释说就像全国各地修建的房屋虽然外观各不相同,但是基本结构件是相同的。

研究团队从某种刀鱼下手研究,他们从这种鱼类的发电器官细胞中提取DNA,并与同一条鱼的肌肉、肾脏、和神经细胞的DNA作比较。结果发现25000个基因中约有100个基因有不同,这些基因主要作用是控制肌肉的收缩。在电鳗中,这些基因都是被高度抑制的。

刀鱼的大脑发出向发电细胞发送神经递质的信号,发电器官收到信号后放电。发电细胞会张开只有分子能通过的入口,导致带正电荷的钠离子涌入,产生电流。人类的大脑细胞也会采用类似方法移动离子。

在分离出电鳗放电基因后,研究人员分析了另外两个分支发电鱼的RNA,发现这两个分支的鱼有相同的基因,而且作用过程极为相似,产生的效果也相同。

虽然每个发电细胞只能产生50毫伏电压,但是发电细胞在器官内堆叠在一起,就像手电筒中多节电池重叠一样。通过这种叠加方式,电鳗的发电器官最高可以产生600伏特电压的电流,足以杀死所有生物。

这六只分支中每一个分支都包含数百种物种。在非洲有超过200种发电象鼻鱼,Gallant说这经过进化,现在的数字已经远超200种。

不同种类的象鼻鱼会通过电流进行沟通,在拥挤浑浊的水中鉴别对方是否同类,所以每种象鼻鱼会使用特有频率和类型的电流进行沟通。

研究人员Sussman认为这项研究具有一定的实际意义,总有一天,科学家可以利用人类干细胞演化出发电细胞,可以起到起搏器或胰岛素泵的作用。

鉴于空气的导电性不如水那么好,所以即便诞生了会发电的人,你也不用担心被大坏蛋隔空电死。

本文译自 wired,由译者 王大发财 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


给这篇稿打赏,让译者更有动力 !
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

4.6
赞一个 (8)

24H最赞