維多利亞多管發光水母
維多利亞多管發光水母(學名:Aequorea victoria),又名水晶水母、水晶果凍水母,是一種分佈在北美洲西岸能發光的水母。它們曾被認為是下村脩所發現的Aequorea aequorea的異名。下村脩聯同馬丁·查爾菲及錢永健因發現及改造了綠色螢光蛋白而獲得了2008年的諾貝爾化學獎。原先維多利亞多管發光水母是用來描述分佈在太平洋的變種,而aequorea則是指分佈在大西洋及地中海的群落。這個起初的分法受到質疑,而下村脩亦確認它們之間有很大的不同處。
目录
特徵
維多利亞多管發光水母差不多是完全透明及沒有顏色的,有時難於分辨。它們的口伸縮幅度很大,連同垂管位於中央,輻管數量達100條,一直延伸到傘膜邊緣。傘膜邊緣由多達150條不平均的觸鬚包圍,觸鬚上有刺細胞[1]可以幫助捕捉獵物,不過對人類就沒有效。大於3厘米的水母一般都有繁殖用的性腺,性腺沿輻管延伸。傘膜周圍有肌肉的緣膜,當伸縮肌肉時就可以幫助運動。較大標本的下傘經常有𧊕亞目出沒,有時甚至會棲息在輻管內。
分佈
分辨
多管水母屬的物種幾乎很難分辨,但在形態上可以從觸鬚的數量、輻管的數量、邊緣耳囊的數量及大小來作出分辨。不過這些特徵是會改變的,觸鬚及輻管的數量往往會隨著大小而改變。青色多管水母有時會出沒於維多利亞多管發光水母的分佈地。青色多管水母一般都會出沒有東太平洋的離岸地區,很少會在加利福尼亞州中部及星期五港 (Friday Harbor)。青色多管水母的外形上較維多利亞多管發光水母大,輻管也較多。另外也會有在兩者體型之間的水母,使用分辨更為困難。
生命周期
維多利亞多管發光水母的生命模式是二形的,介乎無性的水螅形及有性的水母體。無性的幼水母體會於春末出生,其畢生都是浮游的。水母體的第一個階段生長得很快,當長約3厘米時就會長出配子進行有性繁殖。每一隻水母體只有一個性別:雄性或雌性。在水母體的性腺內每天都有卵及精子成熟,提供足夠的食物後,它們就會被排到水柱進行受精及形成水螅群落。水螅生長在堅硬或岩石材質的海底,並會於春天在未知的環境提示下無性地長出水母。水母體一般壽命為6個月,由春末至秋天止。
掠食者
發光
[[Image:GFP structure.png|thumb|200px|綠色螢光蛋白的構造。 維多利亞多管發光水母能夠放出藍色的螢光。這是透過快速釋放與水母素相互作用的鈣離子生成的。所放出的藍光會被綠色螢光蛋白轉變為綠光。水母素和綠色螢光蛋白都是生物學研究的重要工具。
於1961年,下村脩等人從大量的多管水母屬中分離了水母素及腔腸素。他們發現生物發光是由鈣離子引發的。這項研究開展了對綠色螢光蛋白的研究。於1967年,研究人員將水母素注入藤壺的肌肉組織內,觀察肌肉運動時的鈣離子訊號。
下村脩因聯同馬丁·查爾菲及錢永健對綠色螢光蛋白的研究而獲得了2008年的諾貝爾化學獎。
下村脩雖然在1970年代持續研究GFP的細節,但是當時分子生物學的研究才剛起步,而且許多生物發出螢光的機制也陸續揭開,因此GFP並沒有受到太多注意。直到1988年,專門研究線蟲(Caenorhabditis elegans)的生物學家喬非(Martin Chalfie)在一次演講中得知有這種蛋白質之後,就有了利用它的點子。線蟲是透明的,只有數毫米長,全身只有900多個細胞,但是五臟俱全,是科學家最常使用的研究模式生物之一。喬非設想,如果能把GFP的基因連接到線蟲其他基因的開關、或是放在其他蛋白質的基因之後一起活化,產生GFP,那麼GFP的螢光就能成為這些基因活動的指標。 當時GFP的基因還沒有找到,不過美國伍茲赫爾海洋研究所的普萊雪(Douglas Prasher)已在進行,幾年後普萊雪成功了,便將選殖出的基因給了喬非。喬非的團隊先在大腸桿菌中測試這個基因的效果。果然,大腸桿菌只要有了GFP的基因,在紫外光照射下便會發出綠光。喬非隨後將這個基因運用在他熟悉的線蟲上,並於1994年發表研究成果:將GFP的基因放到線蟲觸覺受器神經元(touch receptor neuron)中特別活躍的基因啟動子後,在顯微鏡下,線蟲的這些神經元果然發出綠色的光芒。 這個成功的應用,為生物學指出了一條明路,現在科學家有了這一項利器在手,能夠觀察特定細胞中個別基因的活動,例如只要將GFP的基因放在與多巴胺合成相關的基因之後,就可找出哪些細胞能夠製造多巴胺。甚至利用遺傳工程技術讓GFP基因接在蛋白質產物上(這是分子生物學的基本技術),觀察蛋白質在細胞中的活動與分佈。如果把能和鈣離子結合的蛋白質鈣調素(calmodulin)和GFP連接在一起,由於鈣調素與鈣離子結合時形狀會改變,進而影響GFP的發光能力,如此就能顯示細胞中鈣離子的濃度變化。這些放入GFP基因的細胞沒有經過化學固定、不需要加入其他物質才能顯色,是最接近原始狀況的細胞。
自然歷史
維多利亞多管發光水母吃軟體生物,與及一些甲殼類的浮游動物,如橈腳類、蟹的蚤狀幼體、藤壺幼生及其他浮游生物。它們也會吃凝膠狀生物,包括櫛水母、尾海鞘綱及其他水螅和水母(包括同種的)。它們會用觸鬚誘捕獵物,並將之吞下。它們可以吞下其體形一半的食物。維多利亞多管發光水母的密度是與浮游動物的密度成反比,顯示在同一環境下存在著競爭。