医院在使用专用设备来监测是否存在有可能导致败血症的病菌时,通常需要用到一种从鲎血中提取的化学物质马蹄蟹。
大西洋马蹄蟹(Limulus polyphemus)的血液中含有一种阿米巴免疫细胞,其能够产生被称作鲎变形细胞溶解物(简称 LAL)的物质。
这种化学物质对由革兰氏阴性菌产生的多糖毒素非常敏感,后者是造成 80% 危及声明的败血症的罪魁祸首。
尽管俗称为“马蹄蟹”,这种古老的生物其实与蜘蛛、壁虱和蝎子的关系更密切。(图自:Plant Image Library / C.C. 2.0)
由于这种独特的性质,LAL 被许多检测机构广泛应用于革兰氏阴性菌的检测。遗憾的是,目前针对野生鲎的抽血流程仍存在不可持续的问题。
尽管这些动物在被抽取部分血液后即放归海洋,但其中预计有 30% 的个体会死亡。对于一种已被列入易危名录的物种来说,我们显然需要想出更好的方法。
好消息是,来自北卡罗来纳州的凯普利生物系统公司和附近的纳米科学和工程联合学院的研究人员合作,开发出了一种循环式的鲎水产养殖系统。
其能够将之长期滞留在多缸环境中,接受特殊饮食,并在无菌条件下定期抽血。后者的过程涉及轻轻地固定、将其鳃部浸润于水中,并通过心包膜导管来抽血。
报道称这项新技术的死亡率几乎为零,且鲎在圈养期间仍能保持健康和不错的饮食。
事实上,从养殖个体上获取的 LAL 试剂,其质量也明显优于野生个体,甚至可用于检测预处理后的人类血液样本中的败血症。
科学家们预计,只需 4.5 万只的养殖规模,即可满足当前所有的诊断需求,从而告别不人道的野外捕获。
有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《海洋科学前沿》(Frontiers in Marine Science)期刊上。
原标题为《Horseshoe Crab Aquaculture as a Sustainable Endotoxin Testing Source》。
最后,此前普林斯顿大学开展的一项研究表明,从非洲爪蛙皮肤中收集的无害肽类物质,亦可作为 LAL 的生态友好型替代品。
为什么“活化石”上亿年都不再进化了
题主这个问题不太准确,虽然地球上存在着很多被我们称之为“活化石”的物种,但是这些物种和最初的形态和特征均发生了不同程度的变化,不是没有发生进化,而是持续在进行着不间断地缓慢进化而已。
在生物学上,科学们针对现存的特殊生物提出一个“活化石”的概念,代表着除了这些物种之外,在当前的地球上,已经找不到和它相类似的种类,而与它相类似的种类,已经由于种种原因,比如强烈的地质活动、遍及全球的气候灾难等原因发生了灭绝,唯独这些特殊的物种,依靠强大的适应能力存在了下来。
被称为“活化石”的物种有很多,举几个例子,比如鸭嘴兽、大熊猫、银杏、珙桐、蟑螂、鹦鹉螺等等。这些物种的存在历史时间都非常长,有的长达上亿年。在这漫长的历史时期里,自身的机体特征均发生着缓慢的变化。但是这种变化必须是缓慢的,一方面是由于基因突变没有方向性决定的,在适应环境变化的过程中,基因发生的变异是没有方向性的,当有利于适应环境变化时,这些发生有利变异的物种个体最终会被保留下来,反之则不能存活逐渐被淘汰,因此进化的过程也是生物群体试错的过程。
另一方面是基因突变的强度所决定的,那些为了适应环境而发生规模较大基因突变的个体,可能在某一时期适应环境变化的能力非常强,但当环境再次发生变化时,就会显得非常被动,适应能力反而会下降。以上两个方面的原因,使得生物进化要遵循着类似的“中庸之道”,不能毫无方向,也不能操之过急,否则物种灭绝是早晚的事。
当然,还有一个进化的时间尺度问题。比如,我们人类从南方古猿进化成现代的人类,也走了大约500多万年的历程,那些被称之为“活化石”的生物,其进化时间更长,可能某一方面的性状改变,就得需要几百上千万年,所以在我们人类拥有文明之后的这段短时间内,或者以我们有文字记载的这段时间来对比“活化石”的变化,可能微乎其微,关键是我们能够对比它们变化的时间,实在是太短太短了。
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