维多利亚多管发光水母查看源代码讨论查看历史
维多利亚多管发光水母(学名:Aequorea victoria),又名水晶水母、水晶果冻水母,是一种分布在北美洲西岸能发光的水母。它们曾被认为是下村脩所发现的Aequorea aequorea的异名。下村脩联同马丁·查尔菲及钱永健因发现及改造了绿色萤光蛋白而获得了2008年的诺贝尔化学奖。原先维多利亚多管发光水母是用来描述分布在太平洋的变种,而aequorea则是指分布在大西洋及地中海的群落。这个起初的分法受到质疑,而下村脩亦确认它们之间有很大的不同处。
特征
维多利亚多管发光水母差不多是完全透明及没有颜色的,有时难于分辨。它们的口伸缩幅度很大,连同垂管位于中央,辐管数量达100条,一直延伸到伞膜边缘。伞膜边缘由多达150条不平均的触须包围,触须上有刺细胞[1]可以帮助捕捉猎物,不过对人类就没有效。大于3厘米的水母一般都有繁殖用的性腺,性腺沿辐管延伸。伞膜周围有肌肉的缘膜,当伸缩肌肉时就可以帮助运动。较大标本的下伞经常有𧊕亚目出没,有时甚至会栖息在辐管内。
分布
维多利亚多管发光水母分布在太平洋西岸,由白令海至南加利福尼亚州。底栖的水螅形会于春末长出水母体,水母体会飘浮及游到东太平洋近岸及离岸地区。
分辨
多管水母属的物种几乎很难分辨,但在形态上可以从触须的数量、辐管的数量、边缘耳囊的数量及大小来作出分辨。不过这些特征是会改变的,触须及辐管的数量往往会随著大小而改变。青色多管水母有时会出没于维多利亚多管发光水母的分布地。青色多管水母一般都会出没有东太平洋的离岸地区,很少会在加利福尼亚州中部及星期五港 (Friday Harbor)。青色多管水母的外形上较维多利亚多管发光水母大,辐管也较多。另外也会有在两者体型之间的水母,使用分辨更为困难。
生命周期
维多利亚多管发光水母的生命模式是二形的,介乎无性的水螅形及有性的水母体。无性的幼水母体会于春末出生,其毕生都是浮游的。水母体的第一个阶段生长得很快,当长约3厘米时就会长出配子进行有性繁殖。每一只水母体只有一个性别:雄性或雌性。在水母体的性腺内每天都有卵及精子成熟,提供足够的食物后,它们就会被排到水柱进行受精及形成水螅群落。水螅生长在坚硬或岩石材质的海底,并会于春天在未知的环境提示下无性地长出水母。水母体一般寿命为6个月,由春末至秋天止。
掠食者
多管水母属的水母体是狮鬃水母、栉水母、管水母及其他水螅和水母的猎物,它们也会同类相食。很多较大型的都会有寄生的水母钳𧊕依附在下伞或上伞,甚至在水母中挖穴而不致命。
发光
[[Image:GFP structure.png|thumb|200px|绿色萤光蛋白的构造。 维多利亚多管发光水母能够放出蓝色的萤光。这是透过快速释放与水母素相互作用的钙离子生成的。所放出的蓝光会被绿色萤光蛋白转变为绿光。水母素和绿色萤光蛋白都是生物学研究的重要工具。
于1961年,下村脩等人从大量的多管水母属中分离了水母素及腔肠素。他们发现生物发光是由钙离子引发的。这项研究开展了对绿色萤光蛋白的研究。于1967年,研究人员将水母素注入藤壶的肌肉组织内,观察肌肉运动时的钙离子讯号。
下村脩因联同马丁·查尔菲及钱永健对绿色萤光蛋白的研究而获得了2008年的诺贝尔化学奖。
下村脩虽然在1970年代持续研究GFP的细节,但是当时分子生物学的研究才刚起步,而且许多生物发出萤光的机制也陆续揭开,因此GFP并没有受到太多注意。直到1988年,专门研究线虫(Caenorhabditis elegans)的生物学家乔非(Martin Chalfie)在一次演讲中得知有这种蛋白质之后,就有了利用它的点子。线虫是透明的,只有数毫米长,全身只有900多个细胞,但是五脏俱全,是科学家最常使用的研究模式生物之一。乔非设想,如果能把GFP的基因连接到线虫其他基因的开关、或是放在其他蛋白质的基因之后一起活化,产生GFP,那么GFP的萤光就能成为这些基因活动的指标。 当时GFP的基因还没有找到,不过美国伍兹赫尔海洋研究所的普莱雪(Douglas Prasher)已在进行,几年后普莱雪成功了,便将选殖出的基因给了乔非。乔非的团队先在大肠杆菌中测试这个基因的效果。果然,大肠杆菌只要有了GFP的基因,在紫外光照射下便会发出绿光。乔非随后将这个基因运用在他熟悉的线虫上,并于1994年发表研究成果:将GFP的基因放到线虫触觉受器神经元(touch receptor neuron)中特别活跃的基因启动子后,在显微镜下,线虫的这些神经元果然发出绿色的光芒。 这个成功的应用,为生物学指出了一条明路,现在科学家有了这一项利器在手,能够观察特定细胞中个别基因的活动,例如只要将GFP的基因放在与多巴胺合成相关的基因之后,就可找出哪些细胞能够制造多巴胺。甚至利用遗传工程技术让GFP基因接在蛋白质产物上(这是分子生物学的基本技术),观察蛋白质在细胞中的活动与分布。如果把能和钙离子结合的蛋白质钙调素(calmodulin)和GFP连接在一起,由于钙调素与钙离子结合时形状会改变,进而影响GFP的发光能力,如此就能显示细胞中钙离子的浓度变化。这些放入GFP基因的细胞没有经过化学固定、不需要加入其他物质才能显色,是最接近原始状况的细胞。
自然历史
维多利亚多管发光水母吃软体生物,与及一些甲壳类的浮游动物,如桡脚类、蟹的蚤状幼体、藤壶幼生及其他浮游生物。它们也会吃凝胶状生物,包括栉水母、尾海鞘纲及其他水螅和水母(包括同种的)。它们会用触须诱捕猎物,并将之吞下。它们可以吞下其体形一半的食物。维多利亚多管发光水母的密度是与浮游动物的密度成反比,显示在同一环境下存在著竞争。