海洋生物为海洋植物和藻类授粉，震惊科学家

　　这张彩色共聚焦显微镜图像展示的是，一个等足目动物的身体覆盖在红藻类（江蓠）的生殖细胞上。新研究表明，这些动物在藻类的精子周围传播，有效地为它们授粉。摄影：SEBASTIENCOLINMAXPLANCKINSTITUTEFORBIOLOGYROSCOFFBIOLOGICALSTATIONCNRSSU
　　撰文：LINAZELDOVICH
　　大约十年前，墨西哥国立自治大学研究海洋蠕虫的海洋生物学家VivianneSolisWeiss与一位研究海草的同事交谈。海草是一种在海洋中生长的开花植物。
　　每次我们采集花朵的时候，都能看到这些小动物，她的同事说。他们都想知道为什么这些小蠕虫和小虾类甲壳动物会聚集在那里。它们会不会是在给植物授粉？会不会是一种类似蜜蜂和蝴蝶的海洋生物？
　　SolisWeiss和她的同事假设，这些生物可能确实在海洋授粉中发挥了作用，并在一项研究中概述了他们的想法，该研究于2012年发表在InterResearchSciencePublisher期刊上。
　　一只等足类动物爬上一小片红藻类植物，已有证据表明它可以授粉。摄影：WILFRIEDTHOMASROSCOFFBIOLOGICALSTATIONSUCNRS
　　第一篇论文很难发表，因为没有人会相信我们，她回忆道。
　　传粉者在地球上的作用是众所周知的。成千上万的开花物种依靠动物和昆虫繁殖。植物提供花蜜或食物，传粉者促进植物的有性繁殖。但直到最近，它还被认为是一种只存在于陆地上的现象，在海洋中不存在。
　　法国索邦大学罗斯科夫海洋站的海洋生物学家EmmaLavaut说：有一种观点认为，在海洋环境中，所有的受精都是通过水的运动完成的。Lavaut研究的是一种生长在沿海岩池中的海藻，通常被称为红藻。事实上，许多雄性和雌性海洋生物会将它们的卵子和精子释放到水中，让水流混合并使它们受精。
　　然而，在过去的几年里，新的证据表明，海洋有自己的传粉者。这些生物好比海里的蜜蜂，可能比我们想象的更常见。随着科学家对它们的共生关系了解得越来越多，人们对所有相关生物藻类、植物、昆虫和甲壳类动物进化的看法也随之改变，也凸显了这些互利关系的复杂性。
　　草和海藻之谜
　　为了证明他们的假设，SolisWeiss的团队在海岸和水族馆建立了Thalassiatestudinum（俗称鳖草）的研究田，用照片和视频捕捉授粉过程。每到日落时分，当T。testudinum的雄性花朵开放时，蠕虫和其他无脊椎动物就会成群结队地聚集在其中，并将自己覆盖在花粉里。
　　我们做了实验，证明它们会去雄性花朵中觅食，将花粉粘在它们身上，然后去雌性花朵中，再把花粉留在那里，SolisWeiss说。2016年，该团队在《自然》杂志上发表了这些发现，以及海洋蠕虫被花粉覆盖的图片，这是有史以来第一个证明海洋中授粉的研究。
　　Lavaut在撰写关于G。gracilis这种海洋植物的生殖奥秘的博士论文时，也观察到了类似的现象。雌性藻类不像其他海洋生物那样把卵喷到波浪中，而是把它们保存在被称为叶状体的漏斗状细丝中。雄性藻类释放精子，但这些小细胞没有尾巴可以游到雌虫身边并进入细丝内部。
　　这种看似不利的情况并不影响海藻的繁殖成功：红藻所属的类群大约在10亿年前就进化出来了。拉沃和她的顾问、法国国家科学研究中心的人口遗传学家MyriamValero想要了解这些生物是如何繁殖的。
　　多年来，瓦莱罗对欧洲各地潮汐池中的藻类进行了研究，他注意到大多数受精都发生在低潮时，那时几乎没有水。当时，一群被称为Idoteabalthica的小等足类动物在藻类中游动。Idoteabalthica是一种甲壳类动物，看起来像是虾，又有点像虫。瓦莱罗和她的团队想知道，它们是否会将自己身体上的精子运送出去。
　　为了验证这一想法，研究小组使用了从未受精过的G。gracilis，它没有任何被称为囊果的生殖结构。科学家们将雄性和雌性G。gracilis放置在多个水族箱中，在其中一些水族箱中添加了20种甲壳类动物，其他一些作为对照组不添加。当囊果发育时，有甲壳类动物水族箱的囊果数量是没有甲壳类动物的20倍。
　　Lavaut说：我对有更多植物受精这一事实感到很惊讶。研究小组还收集了一些甲壳类动物，它们在水箱中与雄藻一起游动了一段时间，然后将它们释放到有处女雌藻一起的水箱中，这也增加了囊果的数量。在显微镜下，这些等足类动物就像SolisWeiss研究中的海洋蠕虫一样布满了微小的精子斑点。Lavaut的研究小组于7月28日在《科学》杂志上报告了他们的发现。
　　在这种情况下，两种生物互相帮助。藻类为等足类动物提供庇护，但同时也以藻类生物膜的形式为其提供食物，也有助于红藻进行光合作用。
　　如果有太多生物膜生长，红藻就会开始死亡，Lavaut说而等足类动物有助于保持它的清洁。
　　古老的根源
　　然而，尽管两个研究小组描述的现象看似相似，但进化生物学家和授粉生态学家指出，这两个研究有很大的不同。
　　海藻和海草听起来可能很相似，但它们是两种非常不同的生物，有着不同的进化轨迹。中国科学院昆明植物研究所研究授粉的生态学家JeffOlerton说，海草只有大约1。3亿年的历史。他没有参与上述两项研究。
　　海草由回归海洋的陆生植物进化而来，但仍保留了一些陆地特征，比如开花。而且，显然，依靠动物授粉。
　　看到他们如何在水中找到不同种类的动物来取代蜜蜂和蝴蝶，这是非常有趣的，索利斯维斯说她指的是比喻，而不是字面意义上的。
　　Olerton解释说，相比之下，海藻只是植物的远亲，既不是植物也不是动物，而是藻类。它们是种古老的生物，在植物离开海洋并开始在陆地上生长之前进化了无数个世纪。昆明研究所的植物学家和授粉生态学家Ren说，这意味着授粉这种现象的出现可能早于植物。
　　这一发现完全改变了我们对授粉的看法，他说。我们甚至可能重新定义授粉是什么。
　　拯救等足类动物
　　这一发现让Ren和Olerton写了一篇观点论文授粉在植物出现之前就存在了吗？文章中，他们思考了动物和光合作用生物之间这种互惠关系的重要性，这种关系可以追溯到比想象中更早的进化史。
　　物种之间的这种关系使生态系统得以运行，了解这种相互作用何时开始，会大大增加我们对原始生物多样性的理解，Ren说。
　　他补充说：我们对世界知之甚少，对陆地上发生的事情知之甚少，对水里发生的事情就更少了。这篇论文也只是冰山一角。
　　这项新研究表明，动物与水生植物和藻类之间的重要、且从前未知的关系可能会使它们更脆弱。以红藻为例，大多数授粉发生在浅潮池中，在那里，动物和它们授粉的动物之间微妙的舞蹈可能会被污染、气候变化和发展所破坏。
　　在陆地上，蜜蜂受到杀虫剂和其他毒素的威胁，其中很多都被冲进了大海。海洋中的蜜蜂会不会有一天也面临同样的危险？在他的博客上，Olerton对这种可能性提出了警告。
　　就像‘拯救蜜蜂’呼吁保护陆地上物种间的相互作用一样，他写道，我们可能很快就会听到‘拯救等足类动物’这种口号。
　　展望未来，研究人员很想看看是否能在自然界中找到更多授粉的例子他们觉得可能还会有。
　　Olerton和Ren写道：毫无疑问，还有更多启示在等待人们仔细观察。