太阳能培育胚胎

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（文/Ed Yong）1888年，生物学家亨瑞?欧瑞在一个沼泽湖泊中找到了一些有斑点的蝾螈卵，有些卵甚至是绿色的。当时，亨瑞在笔记中写道，蝾螈卵内膜上有一层均一明亮的绿色，附着在膜上的绿色是细小的球形绿藻。欧瑞认为，这是蝾螈与绿藻共生的最好证据。蝾螈与绿藻相互依存保持一种共生的关系。
* U2 v& m3 S( c, E* J欧瑞的结论是正确的，蝾螈卵与绿藻形成了合作伙伴关系，不过他在一个关键问题上的意见却是错误的。他认为，绿藻仅仅是很巧地在蝾螈卵附近，因此而形成了共生关系。其实事实不是这样。
3 u6 }2 ^3 Q! f120年后，达尔毫西大学的瑞安?凯尔发现绿藻实际上是主动侵入蝾螈卵细胞的，并且成为蝾螈胚胎的一部分，共同生长。
绿藻在胚胎里面定居，蝾螈胚胎通过绿藻可以利用太阳能，它成为了可以利用太阳能的动物之一，过着像植物一样直接从太阳获取能量的生活。
带有斑点的蝾螈胚胎不是唯一与绿藻形成共生关系的动物。翡翠绿海参摄取绿藻后会从绿藻基因组中窃取绿藻的光合作用基因。珊瑚礁同样也与绿藻构成共生关系，通过绿藻获取能量。许多其他的动物，从海绵到蠕虫都有类似的共生生活模式。不过，蝾螈是唯一的有共生关系的脊椎动物。
$ g) ?$ l5 ^" U  l1 c: L0 G自从欧瑞发现这个现象后，几个科学家开始仔细研究蝾螈胚胎与绿藻的共生模式。研究发现，有绿藻的蝾螈卵更容易孵化出蝾螈，孵化所需的时间更短，并且有绿藻的胚胎孵化的蝾螈更大，发育得更好。这个过程依赖太阳光，绿藻需要太阳光来光合作用合成营养，并且提供氧气给蝾螈胚胎。如果蝾螈胚胎沉入黑暗中，那么它们无法获得绿藻。作为回报，蝾螈发育过程中的排泄物全部奉献给了绿藻，如果绿藻不小心进入一个没有受精的卵细胞中那么绿藻也无法生长。
看上去这些关系已经被理清，不过科尼尔是第一个展示绿藻所在的科学家。他观察了很多绿色的蝾螈胚胎。他应用实践推移录像技术记录蝾螈胚胎的整个发育过程，他在蝾螈胚胎发育约2个星期后，绿藻进入蝾螈胚胎时开始记录。随后，科尼尔对胚胎内的绿藻进行测序，并且将绿藻从胚胎中取出。最后，科尼尔在绿藻的DNA上贴上一个发光的分子，然后再放入胚胎中。结果发现，整个蝾螈的身体都在发光。
3 d0 Y. r3 G, R% @蝾螈胚胎孵化后，从幼虫到成虫阶段，大部分绿藻消失了。成年蝾螈的身体是不透明的，它们大部分时候生活在地底下，这是一个不利于绿藻的环境。科尼尔认为，在黑暗环境中，绿藻慢慢死去，最后留给蝾螈一顿丰盛的盛宴，也算是绿藻给蝾螈最后的恩惠。
9 ]1 Z/ \/ q) O& w3 |* G绿藻如何进入蝾螈卵一直是一个谜。也许绿藻会追踪蝾螈的排泄物来寻找受精卵。一旦找到，绿藻们就从胚孔进入胚胎。有些时候绿藻是可以被蝾螈世代传承的，科尼尔在几个雌性蝾螈体内的输卵管里找到了绿藻的DNA。这与前面绿藻从胚孔进入胚胎有些矛盾，不过也许世代相传是另一种方式，蝾螈妈妈将绿藻跟随卵细胞排除体外，帮助胚胎生长。
在脊椎动物界，蝾螈的这种共生十分独特。正常情况下，脊椎动物的免疫系统会攻击外来的生物，绿藻进入蝾螈胚胎应该被免疫系统清除。科学家们猜测，蝾螈例外可能有两种可能。其一，也许绿藻在免疫系统发育前就已经进入胚胎。第二，也许蝾螈有独特的免疫体系。这一点与蝾螈的独特再生能力也许有关，蝾螈能迅速再生身体断掉的肢体，这意味着它们识别自身细胞的模式与其他动物不同。也许正是这种松弛的识别体系给绿藻提供了机会。
; f' b! B; Y7 I* l9 t还有一个终极的，更简单的可能性。没有人找到其他依赖太阳能的动物，仅仅是因为其他人没有仔细观察。现在科尼尔已经开了一个好头，也许以后会有其他科学家发现类似的动物
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博主介绍：Ed Yong，著名科学作者。他白天在英国癌症研究中心上班，晚上回家写他自己的科普博客Not Exactly Rocket Science。他的文章被众多知名刊物采用，包括New Scientist, Nature, the Economist, the Guardian, the Daily Telegraph以及SEED等。