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即使是最简单的海洋生物也倾向于个体主义

2024-04-17 08:02 来源:得道网

运动迷还是电视迷?总是准时还是经常迟到?动物王国也是各种个性的家园,每种个性都有自己的生活方式。在《公共科学图书馆·生物学》杂志上刚刚发表的一项研究中,一个由Sören Häfker和来自阿尔弗雷德·韦格纳研究所、亥姆霍兹极地与海洋研究中心(AWI)以及维也纳大学的Kristin Tessmar-Raible领导的研究小组报告了一个令人惊讶的发现:即使是简单的海洋多毛虫也会根据高度个性化的节奏来塑造它们的日常生活。这种多样性不仅对物种和种群在不断变化的环境中的未来有意义,而且对医学也有意义。

乍一看,这项新研究的主角似乎并不特别令人印象深刻:只有几厘米长,Platynereis dumerilii是一种多毛纲蠕虫,可以在全球温带到热带沿海水域找到;如果你的目标是寻找性格出众的动物,肯定有更合适的人选。但这并不是这项研究的主要目标,来自AWI、维也纳Max Perutz实验室、维也纳大学和奥尔登堡大学以及比利时鲁汶天主教大学的专家们都为这项研究做出了贡献。首先,研究人员对决定无数生物体日常节律的内部时钟感兴趣。

AWI的生物学家Kristin Tessmar-Raible解释说:“生物计时在很多层面上都很重要。”“物种之间的生态联系依赖于它,就像它们依赖于细胞水平上的生化过程一样。”但是,当人类使气候变暖或使用人造光把黑夜变成白天时,生物体内的生物钟会有什么反应呢?“说到海洋生物,我们仍然知之甚少,”该研究的主要作者Sören Häfker说。在这方面,节律在它们的生活中尤为重要:温度、可用的光线和食物以及各种其他因素全天都在变化,生物体必须做出相应的反应。它们调整自己的行为、新陈代谢和基因活动来适应这些外部节奏。

然而,目前尚不清楚他们在未来是否会同样成功。当他们的生物钟不再与环境相匹配时,这就成了生存的问题。这位生物学家强调说:“因此,我们需要更好地了解海洋的节奏是如何变化的,以及这对单个物种和种群意味着什么。”这意味着我们有充分的理由来仔细研究杜氏白颈海龙的日常行为。事实上,对于关注生物体内部时钟的时间生物学来说,这种露水虫的远亲已经成为最重要的模式物种之一。

在过去的实验中,研究小组注意到这些蠕虫的日常节律完全不同。在人类中,这是一个熟悉的现象:早起的鸟儿很少变成夜猫子,反之亦然。但是海洋多毛类蠕虫呢?他们的行为差异只是随机变化,还是也有个人的特点?为了找到答案,研究小组系统地观察了新月出现时蠕虫的日常活动。他们看到的是:一些个体每天晚上在同一时间变得活跃。而另一些人则是不规律的“沙发土豆”,只是偶尔活动一下——此外,在这两个极端之间还有各种各样的“灰色阴影”。当几周后再次观察同样的蠕虫时,它们的行为基本保持不变:一旦成为电视迷,就永远是电视迷。Tessmar-Raible说:“我们非常惊讶地看到个体行为节奏的可重复性。”“这告诉我们,即使是蠕虫也有微小的、有节奏的个性,可以这么说。”

更有个性=更有弹性

为了进一步了解这些行为差异,研究小组系统地比较了倾向于有节奏和无节奏行为的蠕虫头部的基因活动。令人惊讶的是,他们发现每天的生物钟在所有样本中都运行得很好,即使是那些没有节奏的“沙发土豆”,而且有节奏活动的基因数量几乎和“守时”的蠕虫一样多。正如专家们猜测的那样,它们采用的广泛策略可能为蠕虫提供了一种进化优势。毕竟,它们生活在条件多变的沿海环境中;因此,生活方式A可能是给定地点的最佳选择,而不远处,生活方式B可能更适合。此外,这种形式的个性可以使它们更能适应主要的人为变化——在一个不断变化的世界里,这种多样性增加了至少一些蠕虫能够应对新环境的机会。

但这项研究不仅为海洋节律提供了新的见解;它还强调了这样一个事实,即特定生物体内部的工作过程不一定反映在其行为上:即使在沙发土豆蠕虫中,遗传活动也遵循日常节奏,即使它无法从外部识别。这可能不仅适用于蠕虫,也适用于人类。“这就是为什么这些发现对时间医学等领域也令人兴奋的原因,”Tessmar-Raible说。

近年来,在治疗患者的过程中,已经加强并成功地考虑到患者的个人日常节律。但是,就像观察到的蠕虫一样,它们由多种成分组成,从行为到基因活动,这些成分对药物和给药时间的反应不同。因此,特别是当涉及到人类时,对时间学分析来说,考虑几个不同的层面是很重要的——如果连蠕虫都能如此个人主义,我们这个物种可能也不例外。

 

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