2020-03-15

地球罕见蓝血生物,躲过5次大灭绝,为拯救人类

地球罕见蓝血生物,躲过5次大灭绝,为拯救人类,如今成濒危物种

鲎这种生物出现在地球上的时间很早,在4.5亿年前的奥陶纪,鲎的祖先就已经诞生,在2亿年前的侏罗纪,鲎似乎就停止了进化,维持了现在这个样子,目前,世界共有美洲鲎、南方鲎、圆尾鲎、三棘鲎(即中国鲎)四个鲎分支。




鲎化石




鲎之所以能够繁衍不衰,一方面是鲎自身的繁殖能力较强,另一方面因鲎肉的口感较差,而且食用后容易发生机体过敏和中毒性休克等,由于鲎具有的特殊生理毒理性质,


地球上总共发生了五次的生物大大灭绝全部都躲过,也躲过了人类口腹之欲的鲎,没有想到最后为了拯救人类,而成为了濒危物种,这和鲎的血液有关。






鲎的血液是罕见的蓝色血液。在地球上,血液最常见的颜色是红色,但是也存在着绿色、透明色、青血等等,这些血液的颜色和体内的运输氧气的物质有关,哺乳动物呼吸时,把氧气吸入肺里,在肺泡内和血液进行气体交换,然后,氧气由血液携带进入心脏,经过动脉流向全身,供新陈代谢使用。哺乳动物的血液携带氧,是由血液中的铁作为“运载工具”的。铁和氧结合后呈红色,所以血液就呈红色了。






而透明色血液的生物是因为它们不含血红蛋白和红细胞,而昆虫、甲壳类等节肢动物都不是靠铁来“运输”氧,而是用铜,由于含铜的蛋白质结合物是蓝色(血蓝蛋白),所以它们的血液都是蓝色的,在不携带氧气时,呈无色状态,被氧化后才会呈深蓝色。软体动物中,从蚌到乌贼、章鱼,也含有血蓝蛋白。


鲎因为至今都保留其古老的样貌,所以它的血细胞很原始,没有分工,只有一种变形细胞,但是这种简单原始的血液,却具有神奇的功能。






1956年,科学家发现在给鲎注入革兰氏阴性细菌后,鲎很快就因血液凝固而毙命。后经过不懈地探索,当病菌的毒素接触到鲎的血液时,激活了鲎血变形细胞中的一种酶,便释放出一种凝固蛋白,会导致血液迅速凝固,使病菌不能繁殖,随后,血液就会形成一道屏障,阻止其他细菌入侵。


后来科学家在此基础上研制出来了鲎试剂(Limulus amoebocyte lysate,LAL),鲎试验的灵敏度甚高.能检测出1毫微克/毫升甚至1微微克/毫升的内毒素,而且检验速度快,只需轻轻摇晃试管,便可以得知样品中是否含有内毒素。






在之前,都是通过家兔热原检测的方式,因为细菌性热原能引起恒温动物体温异常升高,家兔和人类拥有相似的内毒素表现。


将样品试剂注射到兔子体内,观察一定时间内兔子的体温变化,如果多只家兔体温普遍上升,那么表明注射的样品内含有内毒素。这种落后的检测方法无法量化内毒素的含量,同时耗时也长,成本也高,而且对家兔的体重、身体状况也有要求,鲎试剂很快取代了这种检测方式。






如今,由鲎血制成的干品“鲎试剂”很快就被用到了如脑膜炎、霍乱、鼠疫、百日咳、痢疾杆菌、结核杆菌等由细菌引起的疾病的临床诊断中,因为这些细菌都含有内毒素,都可以用鲎试剂来检测。


不仅如此,鲎血液中的酶还被宇航员用于检测外太空环境中的细菌,血蓝蛋白正在研制成一种新的抗生素,广泛用于制药、临床以及科研等领域。说鲎保护过我们地球每一个人都不为过。






在鲎试剂的提取中,每只鲎都将被固定,然后他们使用不锈钢针刺入鲎的心包以提取输往心脏的含氧血。每个消毒瓶大约能收集到100毫升的血液。






鲎血将被放入离心分离机中来分离出阿米巴样细胞(amoebocyte)。之后,细胞将被破坏,然后释放出内部的凝固蛋白原(coagulogen),这也是鲎试剂即LAL的基本成分。鲎试剂的价值不菲,大约是每夸脱1.5万美元(1夸脱约为0.946升),也就是说1升差不多人民币要10万以上。






虽然在采集的当天,他们就将鲎放生至离抓捕处,这样就能保证它们不会很快被再次捕获。鲎在被放生时这些被放过血的鲎会有5%-20%死亡,其余存活下来的鲎,血液量会在7天内恢复正常水平,3个月时间内血细胞回归正常水平。


但同时它们的繁殖能力将大大减弱,鲎交配的次数会减少,产卵能力也会降低50%,这影响了鲎种群的繁殖延续。


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将鲎放生




除了鲎试剂之外,人类对于鲎复眼的研究也大大提升了我们的生活,鲎有四眼,一对复眼位于头胸甲两侧,一对单眼位于头胸甲前中线。


鲎的复眼由800-1000个小眼组成,每个小眼都是一个独立的视觉单位。但小眼除具视觉细胞外还有一至两个特殊的偏心细胞,相邻小眼间的偏心细胞还以侧向分枝(侧向神经)相联络,外界的全部信息需经偏心细胞传入至脑。






著名的生理学家哈特兰在对鲎进行研究,他们选定鲎的一个小眼作为受试感受器牛牛游戏手机版,当光照面积由一个小眼向附近一个小眼扩大时.前一小眼所发出的电脉冲强度非但不增强反而减小。这就是说,当一个小眼受光照兴奋时,它周围的小眼反而受到抑制。原来抑制是小眼偏心细胞侧向神经发挥作用的结果,人们称之为“侧抑制”。


对鲎视觉系统的研究表明,侧抑制网络在信息预处理中主要功能有以下几个方面


(1) 可以突出边缘,增加反差。


(2) 高通滤波器,将很大的输入变化范围压缩到网络本身的动态范围之内,具有明显的亮度适应作用;


(3) 可以对图像的细微间断处进行拟合,具有明显的聚类作用


简单来说,这可以有效保证鲎对接受到的视觉信息进行抽提和加工,从而提高了主观清晰度。这也是为什么鲎在海底看清物体。准确捕食或有效避敌的原因。




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由于这一发现,哈特兰获得了1967年诺贝尔医学生理奖。根据侧抑制原理.工程师们用于电视图像的发送中,获得清晰的图像,凡是与人的感官有关的科学技术(电视、广播、图像处理等)、模拟人的智力活动的研究领域(如模式识别等),以及近年来发展迅猛的神经网络的研究及应用,都可以考虑并利用这个原理。


尽管鲎对人类帮助这么大,但是随着人类对于鲎试剂的需求不断增加,鲎长到成年又需漫长的8年,这就导致了杀鸡取卵的恶果,据统计,美国制药公司每年都会捕捞大约4.3万只鲎,全球各国每年捕捞40万只,因为鲎试剂的价值,过度的人为捕捞等现象日益严重让鲎成为了濒危物种。






除此之外,还有栖息地的破坏,比如陆地的肥料流入大海也会造成红藻大爆发产生赤潮现象,造成大量的鲎死亡。


以我国为例,根据“美境自牛牛手游下载然”科学保护团队数据分析结果显示,广西北部湾海域的中国鲎种群数量在近30年间下降了90%以上,中国鲎的数量逐年锐减,命运岌岌可危。




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