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| 中國海洋大學(xué)在化學(xué)感知驅(qū)動海洋幼蟲附著變態(tài)領(lǐng)域取得新進(jìn)展 |
| http://massageforegolfers.com 2026年3月4日 來源：華禹教育網(wǎng) |
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近日，中國海洋大學(xué)方宗熙海洋生物進(jìn)化與發(fā)育研究中心董波教授團(tuán)隊在綜合性國際權(quán)威期刊Science Advances（《科學(xué)進(jìn)展》）上在線發(fā)表了題為 “Taurine-Driven Chemotaxis and Metamorphosis in Ascidian Tadpole Larvae”（�；撬狎�(qū)動的海鞘幼蟲趨化和變態(tài)發(fā)育過程）的最新研究成果。
研究團(tuán)隊立足解決港口裝備和海水養(yǎng)殖設(shè)施上大量入侵污損生物附著問題，從扇貝養(yǎng)殖籠上海鞘高密度附著現(xiàn)象出發(fā)尋找解決問題的靈感，提出養(yǎng)殖扇貝中可能存在吸引海鞘幼蟲附著的趨化因子的假說。經(jīng)過系列實驗篩選檢測，最終鑒定發(fā)現(xiàn)扇貝和海鞘組織中含有的�；撬崾俏Ｇ视紫x的化學(xué)誘導(dǎo)分子。進(jìn)一步的實驗表明，�；撬岱肿油ㄟ^特異性激活海鞘幼蟲外周神經(jīng)系統(tǒng)的乳突感覺神經(jīng)元，將神經(jīng)興奮傳遞至中樞神經(jīng)系統(tǒng)，進(jìn)而導(dǎo)致附著變態(tài)等幼蟲行為。�；撬崾且环N游離氨基酸，在海洋經(jīng)濟(jì)動物如扇貝和牡蠣中含量較高，是陸地生物的幾百倍，具有維持機(jī)體滲透壓平衡、增加神經(jīng)傳導(dǎo)和興奮等功能，因此也是某些用于提高神經(jīng)興奮和抗疲勞功能飲料的重要成分。�；撬崾堑谝粋�鑒定發(fā)現(xiàn)的誘導(dǎo)海鞘幼蟲附著的環(huán)境化學(xué)信號分子，這一結(jié)果不但解釋了海洋污損生物種群高密度附著的現(xiàn)象，而且也為開發(fā)靶向化學(xué)感知的抗海鞘附著污損技術(shù)提供了重要科學(xué)基礎(chǔ)，為海洋演化發(fā)育生態(tài)（Eco-Evo-Devo）領(lǐng)域研究提供了新的思路和視角。
圖1.典型海洋污損生物薩氏海鞘（Ciona savignyi）成體
大多數(shù)海洋無脊椎動物都要經(jīng)歷附著變態(tài)過程，從浮游階段轉(zhuǎn)變?yōu)榈讞蚬讨某审w。海洋幼蟲在環(huán)境適宜的地點(diǎn)附著變態(tài)對于種群的定植和擴(kuò)張至關(guān)重要，但往往也會導(dǎo)致諸多生態(tài)問題，如生物入侵和附著污損（圖2A）。因此，探究海洋幼蟲如何尋找適宜的環(huán)境進(jìn)行附著變態(tài)、生長和繁殖，對于解決生物入侵和生物附著污損等海洋生態(tài)問題至關(guān)重要�；瘜W(xué)感知是生物最基本的感知功能之一，生物通過感知不同化學(xué)物質(zhì)區(qū)分適宜和非適宜環(huán)境。海洋幼蟲如何依賴感知環(huán)境信號分子來塑造種群一直以來備受關(guān)注，但感知機(jī)制與行為研究卻相對缺乏。
研究團(tuán)隊以近岸典型污損生物薩氏海鞘為模式，系統(tǒng)探究了幼蟲化學(xué)感知機(jī)制在其定居偏好中的作用。通過室內(nèi)幼蟲趨化行為學(xué)實驗，確定了養(yǎng)殖貝類和成體海鞘組織中含有吸引海鞘幼蟲并誘導(dǎo)附著變態(tài)的化學(xué)物質(zhì)（圖2B）。通過對組織提取物的質(zhì)譜分析結(jié)合趨化行為學(xué)篩選，鑒定得到貝類和成體海鞘組織中高含量的�；撬幔╰aurine）是海鞘幼蟲的化學(xué)吸引物和變態(tài)誘導(dǎo)劑（圖2C）。為了進(jìn)一步明確幼蟲對牛磺酸分子的感知機(jī)制，研究人員利用鈣離子成像技術(shù)，將可在表皮泛表達(dá)的jGCaMP7c遺傳編碼熒光探針轉(zhuǎn)入海鞘受精卵中，待發(fā)育至幼蟲期后通過�；撬岽碳�，確定了幼蟲軀干前端乳突結(jié)構(gòu)中的特定細(xì)胞類型可直接響應(yīng)刺激（圖2D）。通過對乳突中三種不同細(xì)胞類型的分析篩查，研究人員確定了PSN神經(jīng)元可直接感知�；撬幔▓D2E），并將神經(jīng)興奮傳遞至幼蟲中樞神經(jīng)系統(tǒng)的運(yùn)動神經(jīng)節(jié)和背神經(jīng)索（圖2F）；從化學(xué)感知到幼蟲行為輸出這一過程依賴于神經(jīng)肽-促性腺激素釋放激素（GnRH）信號得以實現(xiàn)（圖2G）。
圖2.海鞘幼蟲感知貝類及成體海鞘分泌的牛磺酸誘發(fā)附著變態(tài)
該研究通過闡明海鞘幼蟲化學(xué)感知及行為調(diào)控機(jī)制，提出了以海鞘幼蟲為模式的海洋Eco-Evo-Devo研究范式（圖3）。�；撬岱肿拥蔫b定及其神經(jīng)感知機(jī)制的驗證不僅深化了對海洋幼蟲環(huán)境適應(yīng)機(jī)制的認(rèn)知，亦為海洋生物污損防控提供了有效途徑。
圖3.以海鞘幼蟲為模式的海洋Eco-Evo-Devo研究范式
中國海洋大學(xué)楊立昆副教授和碩士生秦琪姝為論文共同第一作者，董波教授為通訊作者。中國海洋大學(xué)張金博士、碩士生張子豫、于海燕副教授、趙呈天教授也參與了項目研究。研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目、國家自然科學(xué)基金和山東省泰山學(xué)者工程等項目資助。
文/圖：楊立昆
文章鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeb9574
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