海蛞蝓的光合作用:共生與演化的啟示
東方翡翠海蛞蝓,又名綠葉海天牛 (Elysia chlorotica),是一種能夠進行光合作用的海生軟體動物. 牠們透過一種稱為盜葉綠體的現象,將藻類的葉綠體納入自身細胞中 。
海蛞蝓主要以 heterokont alga Vaucheria litorea 海藻為食. 牠們會刺穿藻類的細胞壁,並吸取其內容物,但並非消化所有物質,而是僅保留葉綠體. 這些葉綠體會進入海蛞蝓的消化系統細胞中,並在數月內保持活性.
最近的研究揭示了海蛞蝓年度同步死亡的現象。2024年發表在《無脊椎動物生物學》上的一項研究表明,海蛞蝓的消化系統中存在與細胞凋亡相似的現象,包括DNA片段化 。這暗示了生命週期中自我修復與更新的內在機制 。
海蛞蝓的光合作用能力,使其在缺乏食物的情況下也能長期生存 。一些海蛞蝓甚至可以在僅攝食幾次後,利用光合作用長達一年 。葉綠體可行使長達 9 到 10 個月.
研究表明,海蛞蝓並非自行合成葉綠體,但其維持葉綠體功能的能力,可能表示牠們的基因組中存在支持光合作用的基因 。科學家發現,海蛞蝓體內有藻類基因psbO,這是一種核基因,可編碼光系統 II 複合物中的錳穩定蛋白 。
海蛞蝓的生命週期約為 10 個月,成年海蛞蝓會在每年春末產卵後同步死亡 。研究表明,海蛞蝓的死亡可能與細胞凋亡有關 。
了解海蛞蝓如何進行光合作用,有助於科學家開發更有效率的人工光合作用系統,這可能對解決全球能源問題有所貢獻 。