电鳗水中的基因改造师居然能给其他生物做
想起电鳗,你的第一印象是什么?当然是它那神奇的放电能力!毕竟手握雷霆的力量,可是人类只有在科幻作品,才敢幻想拥有的超能力。但这对电鳗来说,放电却如吃饭喝水一样轻松。
所以毫无疑问,电鳗完全算得上是地球上有史以来,进化得最优秀的物种之一了,甚至连统治了地球1.65亿年的恐龙都自愧不如。毕竟电鳗虽然未能统治地球,但也始终制霸一方。并且它们在地球上的生存时间,明显比恐龙还要长。
此外即便电鳗独立能力很强,在成年时往往能达到两米,甚至输出的电压可达到至伏。但它们却还是更喜欢与伙伴们协作捕猎。所以在一般情况下,电鳗会成群结队地驱赶鱼群,并在围住猎物后一起放电。简直如同是在水中放起了高压电,所以它们又有水中"高压线"之称。
而电鳗之所以能拥有放电的能力,还要归咎于它们在2亿年的时间里,一共经历过的6次进化。众所周知,无论是草履虫,还是其他动植物,又或是真菌,其基本生理活动都依赖于电位的变化。
甚至比较高级的动物,其神经系统本身就是一种电信号的传导系统。而电鳗则在进化过程中,通过不断对神经电路进行改造,最终掌握了对外放电的能力。
在电鳗的身体内的发电器,是由神经元串联起来的肌肉细胞特化而来,具有和神经元一模一样的钠钾离子通道。同时这些发电器紧密排列,然后用脂肪绝缘,相当于一个个的小型电池。
而这样的小型电池,在电鳗的身体两侧大约有几千上万个。因此所有这些电池(每个电池电压约0.15伏)都串联起来,便在电鳗的头和尾之间就产生了很高的电压。
所以通常来说,电鳗的身体越长,发电能力越强。甚至可以电死鳄鱼。然而虽说电鳗能够放电,但却不能持续放电,最多也就15秒后就会消失。
因此对电鳗而言,它的电还是比较珍贵的,往往在释放后,需要一段时间恢复,这也就使得电鳗只有捕猎或遭遇危险时才会放电。然而最有趣的是,电鳗甚至可以改造附近鱼类幼虫的基因!
这可真不是开玩笑!一项新的研究发现,电鳗可以释放足够的电流,以至于附近的鱼类幼虫可以进行基因改造。并且这被认为是第一次在自然界中,发现基因转移的机制——电穿孔。
此前“电穿孔”只是在实验室中经常使用,常用于转化细菌和酵母。即通过电场在细胞膜上打开一个微孔,令脱氧核糖核酸可以移动进去。
因此研究人员推断,在有电的自然环境中,就像有电鳗的河流,同样可以影响细胞,进而影响附近生物的DNA。而为了验证他们的假设,研究小组还专门进行了测试。
他们将年幼的斑马鱼,放入装有DNA溶液的水箱中。且为了确保可以检测到DNA被成功吸收,提前在其中编码了绿色荧光蛋白。然后放入了电鳗并引诱它放电。
上图:绿色荧光在一些斑马鱼幼体中存在,表明电穿孔可能已经发生。
最后在显微镜下发现,斑马鱼幼虫有5%显示绿色荧光,这表明水中的DNA溶液已成功被鱼吸收。显然这是因为鳗鱼产生的电,促进了基因向细胞的转移。
总之,尽管与实验中电穿孔通常使用的机器相比,电鳗具有不同的脉冲形状和不稳定的电压,但它和其他能发电的生物仍然有可能会影响自然界的基因改造。
上图:电鳗放电时头部后侧为正极,尾部附近为负极。身体基本伸直时是“群伤”,卷曲身体夹住目标时是定向发射。
因此在电鳗存在的这2亿年以来,或许已经有不少生物从其电击中获益,并发生了超凡的进化。甚至我们现存的生物里,可能就有着因电鳗而成功变异的存在。
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