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编译者:liguiju发布时间:May 21, 2019点击量:133 来源栏目:科研动态

加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的科学家们发现,海洋无脊椎动物的视觉对水中的氧气含量非常敏感,海水中的低氧水平会使一些海洋无脊椎动物失明。这些研究结果最近发表在《实验生物学杂志》(Journal of Experimental Biology)期刊上,这是首次证明海洋无脊椎动物的视觉对水中的氧气含量非常敏感。

全球范围内,海洋中的氧气水平正因自然和人为过程而发生变化。许多海洋无脊椎动物依靠视觉来寻找食物、庇护所和躲避捕食者,尤其是在早期生命阶段大多是浮游生物。甲壳类和头足类动物尤其如此,它们是其他动物的常见猎物,其幼虫在水柱中高度洄游。对陆生动物的研究表明,低氧水平会影响视力。事实上,人类在低氧条件下会失去视觉功能。例如,在高空飞行的飞行员,如果不能给驾驶舱补充额外的氧气,就会出现视力障碍。此外,健康问题如高血压和中风,都与失氧有关,可以损害视力。

国家科学基金会资助的这项研究的主要作者、斯克里普斯海洋学的博士生Lillian McCormick提到,结合关于氧气影响陆地动物视力的所有这些知识,来研究海洋动物是否也会做出类似的反应。她研究了加利福尼亚当地的四种海洋无脊椎动物(鱿鱼、斑点章鱼、金枪鱼蟹和短尾蟹),发现在低氧条件下这些动物的视力下降了60%-100%。利用在斯克里普斯海域采集的幼虫,McCormick测试了幼虫视觉上的急性反应——暴露在低氧环境下的短期反应。她与加州大学圣地亚哥分校的研究员Nicholas Oesch,为这种小样本开发了一套实验装置。Oesch提到,实验室的大部分工作都是为了解决哺乳动物视觉中的生物医学问题。把这些幼虫放在显微镜下,海水的含氧量逐渐降低,它们暴露在McCormick可以用来引起视觉反应的光照条件下。她用连接到幼虫视网膜的电极来测量这些反应,这种技术被称为视网膜电图。一旦氧气供应从良好的氧含量(如在海洋表面发现的)开始下降,能够立即看到幼虫的反应,这一点在短尾蟹和鱿鱼身上表现得尤为明显,章鱼存活的时间更长,视网膜的反应只有在氧气减少到一定水平后才会下降,而金枪鱼蟹则相当有弹性。McCormick还发现,甚至在接触低氧的几分钟内,这些物种中的一些实际上就失明了。幸运的是,当氧气水平恢复时,大多数样本都恢复了一些视觉功能,这表明这种损伤在短期低氧环境下可能不会是永久性的。

此外,幼虫依靠视觉来寻找猎物和躲避捕食者。失去对光线强度变化做出反应的能力,或视觉上看到猎物(如捕食者的阴影)的能力,可能会降低这些高度视觉的幼虫的存活率。该论文的共同作者斯克里普斯莱文实验室的首席研究员Lisa Levin认为,这项研究提供了新的认识,将改变他们解释动物对海洋缺氧反应的方式,以及所做的实地研究类型。让野外科学家在研究海洋动物时同时测量光和氧,将是一个巨大的挑战。

(刘思青 编译)

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