作者:王见卓 来源:中国科学报 发布时间:2023/2/20 16:50:43
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红头蜈蚣 触摸阳光

 

在东亚和澳大利亚森林的树叶下,铅笔长短的红头蜈蚣潜行在黑暗中。这种有毒的节肢动物无法分辨明暗——因为它们没有眼睛。

一只红头蜈蚣沿着原木爬行时,用触角探测阳光的温度。图片来源:杨仕隆

现在,研究人员已经知道这种蜈蚣是如何在看不见的情况下避开阳光的伤害。当阳光晒到它们触角时,会引发一种热相关反应,从而提醒它们向暗处寻求庇护。相关研究2月13日发表于美国《国家科学院院刊》。

并未参与此次研究的美国弗吉尼亚理工学院暨州立大学的昆虫学家Paul Marek表示,它们的触角上布满了肌肉,并覆盖着敏感的毛发状突起,这些突起有助于它们感知周围环境。这就像盲人使用拐杖在黑暗中摸索。

多足类动物(如蜈蚣和千足虫)在进化过程中视力逐渐退化,而其中一些则完全失去了眼睛。在落叶层下的黑暗世界中,视觉不如触觉重要。它们用触觉来确定猎物,包括蠕虫、蜘蛛、蝎子,甚至小爬行动物和老鼠。

缺乏视力并不会降低这种动物的危险性。红头蜈蚣释放出的毒液能对猎物的循环系统造成严重破坏;它的螯还可以刺穿人类皮肤,造成灼热的疼痛,严重者甚至需要就医治疗。在实验室里,研究人员观察到红头蜈蚣在短短30秒内就将15倍自己大小的老鼠杀死。

红头蜈蚣不仅没有视觉,还缺少对光敏感的蛋白质。那么,它如何知道自己是否意外暴露在阳光下,如何避免蛇和鸟的捕食?

为找到答案,中国东北林业大学的分子生物学家杨仕隆等研究人员将这种蜈蚣放在两个相邻的透明容器中,其中一个被黑色胶带完全覆盖。研究人员在装置上方放了一盏灯模拟阳光,并记录它们在明亮和黑暗环境下的活动。他们还在蜈蚣身上安了一台热成像相机,以确定它们对温度的反应。

每当蜈蚣爬向黑暗容器时,红外图像显示大量热量集中在它们卷曲的触角上。在暴露于光线下的10秒内,它们触角的温度从约28°C上升到37°C以上。

研究人员随后溶解了它们触角中的一些感觉神经,以确定其化学组成,结果发现了一种名为BRTNaC1的热受体,这是一个离子通道,通过触角在细胞之间输送带电原子。BRTNaC1在33°C至48°C条件下触发。研究人员表示,当光线加热蜈蚣触角时,会激活BRTNaC1,从而引发一种生理反应,提醒蜈蚣已经进入了危险的阳光下。

为确认这种光感作用,研究人员用锡箔覆盖蜈蚣的触角,阻挡其暴露在灯光下。这些蜈蚣离开黑暗环境的频率远高于那些触角裸露的蜈蚣。

杨仕隆和Marek都认为,红头蜈蚣不是唯一利用热受体间接探测光的土壤生物。Marek表示,它们只是没有眼睛,但还有其它部位。“大自然已经想出了有趣的变通办法,让它们可以在没有眼睛的情况下探测光线。”

相关论文信息:

https://doi.org/10.1073/pnas.2218948120


 
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