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不可思议:无嘴无肛门无肠道的蠕虫

在温带气候的沙质海床中,一条好奇的扁虫正在闷头发育。它被称为Paracatenula,它既没有嘴巴,也没有屁股,更没有肠道。然而,这些缺憾并没有给蠕虫造成打击——与细菌的共生关系使它保持活力。它们活蹦乱跳,事实上,已经这样生存了超5亿年。

究竟它是如何生存的?这一问题长期困扰着科学家们。现在,研究了Paracatenula和他们的细菌伙伴Riegeria之后,他们已经找到了答案。

几千年来,这种细菌剔除了自身的基因组,所以现在只具有最重要的功能。它生活在被称为营养体的特殊器官中,填满了蠕虫的主体腔。

细菌具有化能合成的功能,这意味着它们依靠化学过程来产生能量,而不是太阳光(光合作用)。他们利用二氧化碳和硫化氢之间的反应生成有机化合物,然后喂养蠕虫。

这些食物含有脂类和蛋白质,也可能含有糖类,脂肪酸和维生素。

“我们还没有在任何其他共生关系中看到过这样的事——尽管基因组减少了,但是一种细菌可以产生许多不同的物质并使其可供宿主使用。”Max Planck海洋微生物研究所的海洋微生物学家Harald Gruber-Vodicka说。

这种共生关系通常涉及细菌的化能合成作用,因此这部分并不新鲜。但细菌供应宿主的方式却是非常的了不起。

在依赖化能合成共生菌的所有其他已知生物中,宿主实际上通过消化细菌来获得营养。这些共生细菌也通过输运蛋白质来提供营养。

在Paracatenula和Riegeria的关系中并没有观察到这些机制。电子显微镜显示:细菌分泌微小的液滴来提供养分,蠕虫可以在不伤害其伙伴的情况下收获能量。

“这有点像果园,”Gruber-Vodicka说道。 “细菌不断地结出果实,蠕虫会收获。其他共生关系更像是收割玉米,共生细菌被完全割下来,蠕虫消化了大部分细菌细胞。”

(这些时髦的生物也可以通过分裂自身,并从部分身体中生长出新的蠕虫来无性繁殖。虽然和本文无关,但它真的很酷。)

事实上,它们似乎是一个完美的系统。每个人都能得到他们需要的一切,没有什么损耗。

“蠕虫无法排泄,但似乎也没有必要。细菌提供的所有产品显然都是蠕虫所需的。”Gruber-Vodicka说。

我们生活在一个多么神奇的世界啊。

该研究已在PNAS上发表。

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