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科技日報記者 葉青 通訊員 江曉
記者4月22日從中國科學(xué)院南海海洋研究所獲悉，該所熱帶海洋生物資源與生態(tài)重點實驗室胡超群研究員團隊，在海參敵害防御機制研究方面取得了突破性進展，成功破解了海參“吐絲”之謎。該研究揭示了玉足海參居維氏器防御敵害的物質(zhì)基礎(chǔ)、感知過程與噴射機制，相關(guān)研究成果近日發(fā)表在國際期刊《美國科學(xué)院院報》上。
“吐絲”是許多熱帶海參遭到敵害威脅時，從肛門處噴出絲狀小管并黏附纏繞捕食者的一種防御機制。海參噴出的小管被稱為“居維氏器”，最早由法國古生物學(xué)家喬治?居維葉在1831年首次描述并以其名字命名。然而，190多年以來，居維氏器的成分及其黏性產(chǎn)生的機制一直是未解之謎。
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玉足海參對梭子蟹“吐絲”。受訪者供圖
胡超群團隊以廣泛分布于印度-西太平洋熱帶海域的一種居維氏器發(fā)達的玉足海參為研究對象?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)玉足海參的居維氏器在粘附和纏繞敵害時，其外層間皮層和中層結(jié)締組織層分別提供黏性和韌性的作用。通過染色體級的高精度基因組測序，發(fā)現(xiàn)居維氏器外層的黏性蛋白具有長串聯(lián)重復(fù)序列，與蜘蛛和家蠶的絲蛋白類似；該類蛋白的結(jié)構(gòu)為交叉-β結(jié)構(gòu)，與人類阿爾茨海默病、帕金森病等疾病的致病性淀粉樣蛋白相似?！焙赫f。
研究結(jié)果表明，玉足海參利用瞬時受體電位通道感受捕食者施加的機械壓力，并通過釋放乙酰膽堿信號刺激居維氏器排出。在進化過程中，玉足海參基因組的3號和12號染色體集中形成了多個新基因，這些新基因使得居維氏器能夠接收乙酰膽堿信號，并生成淀粉樣黏性蛋白。
該發(fā)現(xiàn)闡釋了海參“吐絲”的御敵行為機制，在研發(fā)提高人工增養(yǎng)殖海參適應(yīng)能力的技術(shù)方面具有重大潛在應(yīng)用價值，也為新型仿生水下黏合材料的研發(fā)提供了新思路。
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