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能夠不停生長的龍蝦,有可能被人類培育成「巨大怪獸」嗎?

李超 2022/03/14
 

趣味動物世界專注於分享動物趣事的百科全書。陪妳一起看動物野蠻生長,感受不一樣的生命活力。 文/獨家記憶

 

大家似乎永遠可以看到更大的龍蝦,它們看似 能夠不停地生長下去。據悉世界上 最大的龍蝦超過了40斤,如此大體量的龍蝦讓人不禁想象,這種生物的極限究竟在哪兒?

「巨無霸」龍蝦

但接下來要說的是,龍蝦不僅可以一直生長,而且 不會衰老。那它們可以在人工干預的環境下成長為怪獸嗎?

不斷生長地龍蝦

龍蝦這個名字只是一個統稱, 任何符合龍蝦生物結構的甲殼類動物都能被稱作龍蝦,比如餐桌上常見的波士頓龍蝦、美洲鼇蝦、加拿大刺龍蝦等等。

餐桌上美味的龍蝦甲殼類動物有個 非常特別的生長過程,那就是 蛻殼。在它們的發育過程中,蛻殼幾乎是每個甲殼動物的必經之路。由于它們沒有像脊椎動物那樣的骨骼結構,它們的身體是一種類似 軟組織的形態

龍蝦正在蛻殼為了保護這層軟組織,甲殼類動物進化出了 外骨骼,這種含有 幾丁質的鈣化物非常堅硬,能夠保護它們不會輕易地受到傷害。龍蝦便是其中的蛻殼成員。

幼年的龍蝦蛻殼非常快,在剛出生的時候,幼年時期的龍蝦 通常1~2周就能蛻一次殼。但它們發育成熟之後,一般來講是7年左右,這種狀態便會開始減緩。並以1~2年為一個週期進行蛻殼發育,在每一次的蛻殼中龍蝦都會長得更大。

蛻殼完成後換句話說,就是原來的外骨骼甲殼不能覆蓋繼續長大的身體了,必須要 新的外骨骼才能支撐它們。蛻殼時期的龍蝦非常脆弱,在外骨骼沒有完全硬化之前,它們的體表相對來講是比較柔軟的。

我們要知道,這些甲殼類動物的生長和所有動物一樣,蛻殼實際上也是 年齡增加體型變大的過程。對比起其他動物,比如 脊椎動物這些。這類動物的生長往往伴隨著衰老的過程。

人的年紀越老脊椎越彎曲然而龍蝦很奇怪,科學家們發現 龍蝦似乎沒有衰老這個說法。龍蝦的每一次蛻殼除了它們會長得更大之外,它們 幾乎就不會有太多的改變。究竟是什麼原因導致了龍蝦不會衰老?這些龍蝦為什麼可以不斷地蛻殼長大呢?

說到這兒,就不得不提 DNA中的端粒。在生物生長的過程中,通常還伴隨著DNA復製,端粒的作用就是維持生物的這種穩定生長的結構。所有 真核生物都會這個分裂復製的過程

DNA中的端粒端粒的存在使得DNA在自身的復製中能夠保證基因中的遺傳物質得到 正常轉錄,如果基因編碼序列在這個 過程中被降解,潛在的重要遺傳物質就會丟失。端粒的位置在 線性染色體末端的非編碼重復序列,能夠為後面的編碼序列作一個 「緩衝」區,它們 「封蓋」末端序列,並在DNA復製過程中逐漸降解。

端粒在染色體末端另外還有一方面,在端粒的最末端有一處 300個堿基對的突出端。它可以侵入端粒的雙鏈部分,形成一個被稱之為「T環」的結構,這個迴圈類似一個結。它可以 穩定端粒,防止端粒末端被DNA修復機制識別為中斷點。如果這一過程不穩定,將會導致端粒末端 發生非同源末端連接,則會導致染色體融合。

結構圖那麼DNA復製轉錄又是靠什麼來保障這一機制能夠穩定發生呢?這就得歸功于 端粒酶,許多生物體中都有這種叫做端粒酶的物質。它的任務則是將 重復的核苷酸序列添加到DNA末端。端粒酶補充端粒「上限」,在某些幹細胞和白細胞中具有活性。

顯微鏡下的端粒酶這種在基因序列末端進行工作的核糖核蛋白能夠 添加物種依賴性端粒重復序列,因為大多數真核生物染色體兩端在轉錄復製中都會有重復序列區域。

端粒酶便在這一系列的過程中充當 「熔斷器」的作用,當染成DNA復製後, 端粒酶便會自動與其斷開,保護染色體末端免受DNA損傷或與相鄰染色體融合。另外,端粒酶還會略微的增加端粒的長度,直到端粒在復製過程中 「磨損」到極限,直到端粒酶無法在末端保護端粒酶不受DNA影響。

結構圖一般來講, 端粒越長的生物,它的 壽命也會越長。因為在DNA轉錄的過程中,端粒會縮短。每次細胞進行有絲分裂時,每條染色體末端的端粒都會略微地縮短一點,一旦端粒縮短到 臨界長度,細胞分裂就會 停止

這個臨界終點被稱作 「海弗利克極限」,也正是這一過程的發生,衰老才會出現在生物之中,雖然衰老有各種各樣的原因以及潛在的其他因素共同影響,但是端粒磨損導致的細胞無法再進行分裂,新的細胞無法誕生, 衰老到死亡是生命形式的最終結果

任何生物都會衰老以人類為例,端粒酶水準在生命後期會下降,並且 只有限定類型的組織中才有。而龍蝦太奇怪了,龍蝦的端粒酶水準非常高,而且存在于 所有類型的組織中

這或許便能解釋為什麼龍蝦在每一次的蛻殼生長中不會老去,它們的持續生長和這種穩定、均勻分佈的端粒酶有關。龍蝦的細胞分裂 不會接近海弗利克極限,這也表明它們的細胞會 始終維持在一個原始、年輕的階段

「永遠」年輕的龍蝦既然龍蝦在壽命增長這塊這麼厲害,那要是進行人工繁育豈不是上天?搞不好還能像電影裡那樣,培育出來一種像怪獸一般的超級大龍蝦?

培育超級大蝦?

等一下,事情還不是這麼簡單,不是說人工干預這種手段就能讓龍蝦變得超級大,不然餐桌上應該早就有能讓幾十個人吃的龍蝦盛宴了。

先來看看自然界有沒有更大的龍蝦吧。現今的龍蝦之最的記錄是在 40斤左右,一般海上的漁民捕撈上來的龍蝦 一般也就在七八斤的樣子,大一點的十多斤。龍蝦想要突破 自身極限還是很難的。

誇張後的龍蝦之前提到過甲殼類動物在 蛻殼時,會處于一個 非常脆弱的狀態,剛完成的蛻殼的龍蝦很有可能會被其他捕食者給吃掉,畢竟海洋裡也不是風平浪靜的。

來自疾病方面的威脅也有不少,蛻殼的過程中,由于缺少外骨骼的保護,龍蝦軟嫩的組織便很容易遭受各種 細菌感染。最常見的一種細菌感染症狀便是腐爛,一旦被這類細菌感染後, 龍蝦會由內至外地開始腐爛,即便龍蝦的生長能力再強也敵不過這種腐爛的過程,最後龍蝦會完全死去。

龍蝦部分腐爛即便是人工干預下的養殖也 很難說它們每一次蛻殼都很成功,就算有了良好的環境,龍蝦還是可能會被 自己累死的。不要覺得這些甲殼類動物的蛻殼過程非常輕鬆,這可不是像人們脫下衣服換新衣那麼簡單。

龍蝦在蛻殼過程中需要 消耗大量的能量才能擺脫掉原來的那件甲殼,由于身體上的 所有部位都有外骨骼包裹,所以蛻殼必須是全方位進行的。如果能量不夠,新陳代謝跟不上,那龍蝦很有可能就在蛻殼的途中「累」死了。

蛻殼沒成功另外這個 過程中受傷也是常有的事,比如哪兒「卡」得太厲害,斷了只腳,或者斷了只手,甚至瞎掉眼也是完全有可能的。對于它們來講,蛻殼既是生長和力量的提升,也是風險與機遇並存。蛻殼蛻得好不好,除了自身要厲害,還得看運氣。

理論上來講,龍蝦是有可能一直這麼長下去,但實際上它們很有可能因為 各種各樣的不可控因素而導致死亡。所以超級大龍蝦大戰海洋巨獸啥的這種情景還是別想了,沒這可能。

人類想象畫面過去人們曾經統計過的龍蝦年齡, 最長壽的超過100年,不過這個資料其實也並不太準確,嚴格來講,是大部分年齡資料可能都不準確。

科學家一般通過龍蝦的 觸鬚或者 牙齒這類器官的鈣化來判斷龍蝦的年齡和成長,另外它們 蛻掉的甲殼也是關鍵證據。不過在自然環境下,要想找到這些證據幾乎沒可能。

長長的觸鬚目前最流行的一種手段則是通過生物眼柄來判斷其年齡,沒錯,就是它那棍狀的眼睛。不少擁有這種外觀形態的生物,眼部中都會有一種被稱作 「脂褐質」的小顆粒

龍蝦的眼睛隨著時間的推移,這些物質會不斷地在體內堆積,通過計算龍蝦眼睛裡脂褐質的累計率便能夠得到一個較為可靠的資料去進行計算,從而得到龍蝦的年齡。本質上,這也是一種 通過新陳代謝去計算年齡。

以歐洲龍蝦為例,科學家們對其3個月左右大小的龍蝦進行樣本統計,並把它們 放置野外使其自然生長,5~9年後再重新捕獲它們。結論表示, 脂褐質累積濃度對龍蝦的甲殼生長有著明顯影響,濃度越低的,甲殼生長狀態越好。

生長在野外的龍蝦除此之外,科學家們還在尋找一種新的方式去解答龍蝦的年齡秘密,目前最新的研究手段放在了 龍蝦DNA甲基化上面。通過對已知年齡龍蝦中使用rDNA測序 雙去氧序列測序甲基轉移酶甲基化年齡預測亞硫酸氫鹽測序這三種方法探尋了歐洲龍蝦的年齡老化問題。

科學家研究龍蝦這種測試模型未來可以應用在野外龍蝦年齡預測和性別區分上,同時也是 首次對野外生物進行甲基化處理測序的實驗。為什麼科學家對龍蝦就這麼感興趣?

龍蝦拯救人類?

龍蝦表現出的 驚人生命力細胞端粒的能力給科學家帶來了新的頭腦風暴。特別是 端粒酶這種東西,我們人體本身也是有不少這種物質的,但是人在出生之後,端粒酶的水準就開始大幅度下降。

而端粒酶存在 最廣泛的地方就是在幹細胞中,一方面來看這種機制雖然在生命後期下降,使得我們開始發生衰老並走向死亡。但另一方面,如果這些細胞已經達到了海弗利克極限後又被重新啟動時,這些 細胞便會開始癌變,端粒短的正常細胞會變得更弱並死亡。

細胞癌變如今醫學界認為端粒酶在保持細胞健康和癌症生長方面的雙重作用能夠幫助我們更好地去理解 抗衰老癌症治療,如果能在龍蝦壽命的研究中取得一些突破,更多的去了解它們的實際壽命和壽命過程,在未來也許能夠幫助人類渡過這種難關。

特別是在 癌症方面,如果能夠控制端粒酶的產生使其回歸到一個自然水準,通過 阻斷其在癌細胞中的表達,或許能讓癌症自然消退。

醫學家們從未停止過對癌症的研究除此之外,許多正在研究的動物中,如鯨魚、蝙蝠、蛤蜊等等,這些動物的端粒退化速度與它們的壽命相對應, 分子和遺傳水準、端粒變化研究極有可能在這些生物中找到答案。

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