
2023年夏天,一个陌生人 海底的“金色球体” 这令美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的科学家们百思不得其解。起初,人们以为这东西可能是卵、未知的海绵,甚至是某种“外星生物”,但经过两年多的研究,最终证实它是巨型深海海葵的遗骸。
这一发现意义重大,远超预期。 阿拉斯加湾3.000米深处它已成为一个案例研究,展示了现代海洋探索如何将机器人、传统生物学和先进的基因组工具结合起来,以破译那些迄今为止仍未得到明确分类的生物的本质。
阿拉斯加湾黑暗中的一颗金色光球
该物体突然出现在研究船上的设备屏幕上。 奥克诺斯探险家 来自美国国家海洋和大气管理局 (NOAA)。遥控潜水器“深海探索者号”(D2) 的摄像机聚焦在一个直径约 10 厘米的小金球上,它完美地附着在海底的一块岩石上,被潜水器的聚光灯照亮,仿佛在暮色和沉积物主导的景观中显得格格不入。
球体表面光滑,略带纤维状纹理,并且 一个小孔露出了内部美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 现场直播的这一幕,引发了科学团队的自发评论:有人猜测这可能是卵囊,有人倾向于认为是海绵;甚至有人提到,如果触摸它时“有东西从里面出来”,那就像恐怖电影的开头一样。
由于无法在现场确认他的身份,团队决定 使用机械臂和吸力工具采集标本 ROV(遥控潜水器)被固定后,被带到水面,随后被送往史密森尼国家自然历史博物馆,在那里开始了一项调查,这项调查出乎所有人的意料,持续了两年多。
从那一刻起,最根本的问题变得简单却难以回答: 它可能属于哪种生物? 那个难以归入任何已知类别的奇怪金色球体?
初步线索:充满刺细胞的纤维状结构
初步实验室分析揭示了一些令人费解的事情:该球体没有显示任何 完整动物的典型解剖结构没有看到明显的器官或可辨认的身体结构,而是一种纤维状的分层物质,由多个重叠的层组成。
研究人员对其表面进行更详细的检查后,检测到了以下物质的存在: 刺细胞类似于海葵和珊瑚用来捕获猎物和防御自身的细胞。这些细胞被称为刺细胞,是……的标志性特征。 刺胞动物,也包括水母在内的动物类群。
美国国家海洋和大气管理局(NOAA)专家阿比盖尔·雷夫特将这些细胞鉴定为 螺旋体囊肿一种仅出现在六放珊瑚纲中的特殊刺细胞。这一发现使得我们可以将这种球状体归入特定的海洋无脊椎动物类群,但尚不足以确定它的具体结构或所属物种。
与此同时,来自美国国家海洋和大气管理局(NOAA)国家海洋渔业局和史密森学会的科学家们开始应用基因分析技术。他们的目的是获取…… DNA“条形码” 从样本中取出并与参考数据库进行比较,看看是否与任何已知生物体匹配。
然而,最初的尝试并未得出确切结果。样本中含有来自多种与组织相关的微生物的DNA,这些“噪音”使得将样本与特定物种联系起来变得困难。在其他情况下通常可以通过标准化程序解决的物种鉴定问题,在这里却成了一个难题。
当常规方法不足以应对时:从部分DNA到完整基因组
史密森学会 NOAA 渔业国家系统学实验室主任、动物学家艾伦·柯林斯承认,他期望使用常规方法解决此案。 他们每天要处理数百个样本。通常情况下,标准的实验室方法可以快速解答探险队采集的组织样本的来源问题。
但这一次不同了。金色的球体要求…… 具体努力和专家合作 在形态学、遗传学、深海生态学和生物信息学领域,由于环境DNA、其他生物残骸以及组织本身的特殊性质,部分分析结果与之前研究过的任何物种都不完全吻合。
由于缺乏确凿的结果,该团队决定采取进一步措施,诉诸…… 全基因组测序这项技术比传统的 DNA 检测更昂贵、更复杂,它几乎可以读取样本中的所有遗传物质,从而提供详细的图谱,然后可以将其与参考基因组进行比较。
经过几轮机器处理和计算机分析后,数据开始指向一个明确的方向:球体的DNA毫无疑问是动物的,并且显示出…… 几乎完全匹配的基因 参考基因组为 达芙妮树,一种巨型深海海葵,于 2006 年首次被描述。
为了佐证这一结论,研究人员重新审视了…… 2021年采集的标本 在施密特海洋研究所的一次考察中,对该样本的线粒体基因组进行的研究表明,其基因与金球中的线粒体基因组几乎完全相同,从而完成了基因比较的循环。
巨型海葵 Relicanthus daphneae 打破常规
物种 达芙妮树 它可不是普通的海葵。它的中心直径可达约 30 厘米,生活在约 1.600 米至 4.000 米的深海环境中,那里压力极大,几乎没有光线,温度接近冰点。
除了体型之外,它最引人注目的是它的触手,触手长度可超过两米,以及一组…… 不太符合的生物学特征 它们被归类为海葵和珊瑚。自被描述以来,它们在刺胞动物进化树中的确切分类一直困扰着专家们。
事实上,这种关系本身 达芙妮树 它与其他海葵的关系仍存在争议。它的形态和遗传特征表明它与不同的类群有联系,但又不完全符合通常的模式,这使得它…… 一篇略显令人不适的文章 在传统的海洋动物学体系中。
这种背景有助于理解为什么金球会使事情变得如此复杂。在分析完成之前,没有任何方法可以…… 直接关联 那个有着熟悉的解剖结构的金色球体 R. daphneae 也不具有其他海葵中描述的结构。
关键在于,像很多时候一样,用全新的视角审视旧资料:通过回顾多年前收集的标本并更详细地观察它们,开始出现线索,将世界与该物种非常具体的结构联系起来。
银莲花的多层角质层,即金色的球体
在重新检查一份保存完好的标本时 达芙妮树科学家们检测到 金色的多层角质层的碎片 在动物的基部周围。这种由几层重叠的薄层构成的角质层,其成分与2023年采集到的神秘球体的组织相符。
研究人员观察到,这种结构覆盖了 海葵附着在基质上的区域它起到类似外壳的作用。其主要成分是几丁质,这是一种存在于许多无脊椎动物外壳或某些真菌细胞壁中的耐腐蚀聚合物。
通过研究活体标本 R. daphneae研究发现,当海葵沿着海底移动时,它可以 留下一部分角质层也就是说,动物会移动,但它底部的外壳仍然附着在岩石上,在那里停留一段时间,然后分解或被沉积物掩埋。
基于此,主要假设是“深海探索者”号发现的金色球体对应于…… 分离的角质层基部 这块组织来自一只已经不在原地的海葵。表面可见的小孔可能与组织从生物体其他部分分离的区域有关。
尽管这种解释与形态学观察和遗传数据相符,但该研究的作者自己也承认: 地球的确切形态 它持续引发争论。不能完全排除与该结构相关的、尚未被描述的其他生物学过程的可能性。
主动脱离还是无性繁殖失败?
除了残留角质层假说之外,科学家们还在考虑另一种补充可能性:这个球状物代表着…… 无性繁殖的不完全形式某些类型的海葵能够通过“足部撕裂”等过程进行繁殖,在这种过程中,水螅体基部的一部分会留在原地,之后会发育成一个新的个体。
在这种情况下,海葵会在基质上留下一块组织碎片,而其余部分则会游走。这块碎片可以再生缺失的结构,并发育成一个新的水螅体,这个过程…… 它无需受精即可增加人口数量。虽然在几种刺胞动物中尚未得到明确记录,但这已是已知的一种机制。 达芙妮树.
一些研究人员想知道,这颗金色的球体是否与某种事物有关。 试图撕裂脚部 这种方法尚未完成,或者该物种中存在类似的无性繁殖方式,但尚未详细描述。然而,目前尚缺乏直接证据证实这一点。
更明显的是,脱落的角质层已经 重要的生态作用 一旦被遗弃在海底,其表面检测到的微生物数量表明,它成为了一个小型微生物活动中心,腐烂的组织为各种微生物提供了支撑和能量来源。
这样一来,乍一看可能被认为是简单的生物废物就变成了 微生物生命的微生境有助于深海区域的营养物质循环和氮循环等过程。
一个展现深海勘探局限性和潜力的案例
从2023年被发现到被确认为金星,这颗金色球体的旅程 巨型海葵的遗骸这说明了深海探索面临的几项最严峻的挑战。即使拥有遥控潜水器、高清摄像机和配备尖端技术的实验室,海底仍然是一片充满未知的领域。
在3.000米以上的深海,压力巨大,几乎完全黑暗,物理条件与浅水区或欧洲沿海地区截然不同。在这种情况下,ROV图像中出现的任何奇怪物体都可能成为…… 长期的科学难题.
美国国家海洋和大气管理局(NOAA)海洋探索项目代理主任威廉·莫维特上尉强调,先进的DNA测序等工具使我们能够解决这些问题。 几年前还无法解答的谜团但与此同时,每一项新发现都会引发关于深海生态系统如何组织和演化的其他问题。
与此同时,“奥克阿诺斯探险者号”科考船正继续为新的探险活动做准备,例如计划在夏威夷附近海域进行的探险,旨在进一步绘制海洋中一些研究尚不充分的区域的地图。欧洲,特别是来自西班牙、法国和德国等国的海洋研究团队,正密切关注着这些进展,因为 已开发的方法 NOAA 项目也适用于北大西洋或地中海深处的研究。
像金球虫这样的案例的影响远不止是一则轶事。它凸显了海洋无脊椎动物科学以及…… 现代系统学 他们已经依赖于综合方法,将直接观察、组织分析、全基因组测序和国际共享的大型数据库结合起来。
经过漫长的过程,在阿拉斯加湾观测到的神秘球体不再是…… 无需解释的“金蛋” 成为一只巨型海葵故事的一部分,这只海葵至今仍蕴藏着许多秘密。这个案例已成为当今深海探索运作方式的一个实际例证,也解释了为何尽管科技进步,深海仍然是地球上最大的未知领域之一。