動物與植物的授粉關係在長久以來便已存在,過去,人們普遍認為海洋中沒有類似昆蟲的動物能夠幫助海藻進行受精;然而,B. I. van Tussenbroek 團隊在2012發現土壤的甲殼類與環節動物會傳播海草花粉粒 [1],因此人們猜測在花藻科中生存的甲殼類動物是否能夠幫助海藻進行受精。研究人員將研究對象鎖定在雌雄異株的海洋紅藻(Gracilaria gracilis),因為這種紅藻的不動精子 (spermatia)並不具鞭毛,無法在海中自由移動,人們往往認為它只能被動依靠水流傳送到雌性器官進行受精,當不動精子跟雌性的受精絲 (trichogyne) 結合受精,形成合子後,便會在雌性海洋紅藻形成囊果(cystocarp)。同時,在這類藻類身邊常常發現等足類動物 ( Idotea balthica ; isopod) [註1] ,這種微小的海洋甲殼類動物宛如蜜蜂,在海洋紅藻中棲息、穿梭,同時也把海洋紅藻表面的精子沾黏在自己身上,然後傳播到雌性海洋紅藻的配子體上,幫助它們受精、繁殖。
為了確定這些甲殼動物是否對於紅藻的受精有幫助,研究人員在兩個裝滿海水的水族箱中各放了兩株紅藻,一株為未受過精的雌性紅藻,另一株為雄性紅藻,並將不動精子染上綠色螢光。其中一個水族箱中放置了 I. balthica,而另一個沒有,結果顯,水箱有 I. balthica的海洋紅藻有更多嚢果證實海洋紅藻可以藉由動物黏附雄性配子體增加受精的可能。
由於全球氣候變遷和人類活動的影響,海洋生態系統正面臨嚴重的威脅,許多物種已經面臨滅絕的風險。因此,研究人員認為,將這些甲殼動物作為紅藻的傳粉者,有可能提高海洋生物多樣性和生態系統的穩定性。
總之,這項研究顯示,海洋中也存在類似昆蟲授粉的現象。雖然目前 I. balthica 對海洋紅藻繁殖的貢獻還未能被量化,但這種新的傳粉方式不僅豐富了我們對生物學的認識,也為保護海洋生物提供了新的思路和方法。,此外,海洋紅藻約於八億年前就存在於地球上,陸生植物則是在1.4 億年間出現,說明這種以動物作為媒介的授精方式,很可能起源於植物登陸之前。
註1:Isopod,等足類,為身體扁扁的甲殼類,多為海生,成員包含海蟑螂。
Main Article:
Lavaut E, Guillemin ML, Colin S, et al. Pollinators of the sea: A discovery of animal-mediated fertilization in seaweed. Science. 2022;377(6605):528-530. http://doi.org/10.1126/science.abo6661
參考文獻:
1.B. I. van Tussenbroek, L. Monroy-Velazquez, V. Solis-Weiss, Meso-fauna foraging on seagrass pollen may serve in marine zoophilous pollination. Mar. Ecol. Prog. Ser. 469, 1–6 (2012). http://doi.org/10.3354/meps10072
撰文|許淵聖
審稿|吳佳勳、王振宇