在一片漆黑的海底

此时此刻,你孤身一人在大海中,水深四十米,面前漆黑一片,你的背上只有一个小氧气瓶。你极度恐惧,脑袋里迅速闪过童年记忆、家人、梦校,然后又有点好奇,自己是会撑到氧气瓶里的氧气耗光憋死,还是葬身鱼腹。葬身鱼腹又分两种,一种是被鲨鱼撕碎,另一种是被鲸鱼吞下,后面一种死法体面一点。不管怎样死,反正你死定了。

突然,你看到远处像两束像汽车头灯一样的光线朝你的方向照射过来,大喜过望。肯定是一个小型深海潜航器来了,上面肯定有摄像头并且会把水下画面传回海面,海面上的人很快就会发现你了,他们一定会派专业的潜水员来救你,你有救了。

光线越来越近,你终于看清楚,那不是什么潜航器,而是一条巴掌大的黄色小鱼。是它的下巴在发光。这是一条机器鱼吗?它身上有电池吗?就算有,海底有充电桩吗?

不要想那么多了,这是一条真鱼,活鱼。它不需要充电,你需要吸氧,你死定了······

你吓出了一身冷汗,从白日梦中回到现实。时间是2020年12月,你在香港亚博考场,面前是一张试卷,阅读部分的五篇文章每篇感觉都有85行这篇文章是讲什么的?一种鱼会发光?叫日本派空鱼?前面那篇小说看了半天只知道是讲一个叫Benny的人开旅馆,其他什么都没看懂。后面的那篇伟大文献令人窒息,正如你的预期,但身经百战的你决定从容应对——全部选B。只有中间的这篇讲鱼的应该算简单的,一定要认真看看,尽量多得几分。今年从3月份报名折腾了大半年,这一次好不容易才报上名。“我再也不吐槽亚博万人坑上厕所要排队了。以前是我不懂得珍惜,以后我自己带尿不湿。”你对自己发誓。

左为一只伪装成pinecone的鸟,右为一枚真的pineco

Pinecone鱼(中文叫“松果鱼”或“菠萝鱼”)

细菌和基因

日本松球鱼(Japanese pinecone fish )是生活在西太平洋地区的一种小鱼,它的下巴会发光,这样更好找食物。同样是太平洋地区的夏威夷群岛附近海域,有一种短尾乌贼(bobtail squid)也会发光,不过不是下巴发光,而是肚子发光,可以让短尾乌贼的肚子和月光下的海水颜色差不多,这样在短尾乌贼底下游动的大鱼就不会发现短尾乌贼。

这种合作不是寄生,而是一种动物和细菌的共生关系,细菌帮鱼和乌贼发光,鱼和乌贼给细菌提供它们所需的糖分和氨基酸。

科学家们发现,松球鱼下巴上的细菌和短尾乌贼肚子上的细菌是同一种细菌,叫V.Fischeri(以下简称Fis菌)。这是一种世界上各大洋都常见的、自由漂浮的细菌

短尾乌贼

科学家们还发现,松球鱼和短尾乌贼身上有了Fis菌以后,它们生的小孩并不是一出生就会有这种Fis菌。Fis菌还是需要等小鱼和小乌贼出生以后再自己想办法到它们身上去找地方定居。科学家们产生了一些疑问,海洋中有成百上千种鱼和乌贼,Fis菌怎样认出松球鱼和短尾乌贼,找到对的人(贼)的呢?

此外,短尾乌贼是一种很古老的动物,松球鱼则相对年轻。短尾乌贼进化出来以后5亿5千万年后,地球上才出现松球鱼。是什么让短尾乌贼的Fis菌在地球上出现松球鱼上后从短尾乌贼身上移民到松球鱼身上去的呢?

通过比较两种动物身上Fis菌的染色体组,科学家们发现,短尾乌贼身上的Fis菌多一种叫RscS的基因。科学家推测,人为添加RscS基因,可以使得原本不能在短尾乌贼身上生活的Fis菌产生它所需要的的生物粘膜,然后它就可以在短尾乌贼身上生活了。

科学家就真的人为把RscS基因加到松球鱼身上的Fis菌里面去,然后就发现这些Fis菌果然就变得可以在短尾乌贼肚子上安家了。这就证明了他们的推测。

通过进一步分析,科学家们发现RscS基因细分为RscSA和RscSB两种,具备RscSA基因是一个Fis菌能否在短尾乌贼身上寄生的充分必要条件

科学家们发现,一个Fis菌具备RscS以后,就可以细菌爸爸遗传给细菌小孩。但是最早RscS基因的起源并不清楚。有人认为,最早的RscS基因源自Fis菌体内某种基因的变异或多种基因的杂交导致,这种可能性比较小。还有人认为,最早的RscS基因是从其他种类的细菌身上传过来的,这种可能性比较大。

进化的过程,和科学家上面那个实验的过程是反的。实验是人工地给松球鱼身上的Fis菌加RscS;而自然进化过程,略微复杂一些。最开始,所有Fis菌都是既不能在短尾乌贼身上生活,也不能在松球鱼身上生活。然后有些Fis菌从别的细菌身上传来了RscSA基因,这样带了RscSA基因的Fis菌,就既可以在短尾乌贼身上生活,也可以在松球鱼身上生活。再后来,有些Fis菌所带的基因RscSA基因变成了RscSB基因,这种Fis菌以后就只能在松球鱼身上生活了。

细菌和人类

人肠道内的各种细菌

上述细菌进化的过程听起来有点复杂。但是这个发现更重要的意义在于,Fis细菌和松球鱼和短尾乌贼之间的这种细菌与动物的共生关系,这和人类肠道中的细菌和人的共生关系,是相同的。以前科学家们认为,一种细菌从不能在人体内生活变得到能够在人体内生活,除了细菌自身的调整,还必须经过一个和人互动的过程。现在这个发现表明,一种细菌从不能在人体内生活到能够在人体内生活,可能不需要经过与人体互动的过程,而只需要细菌自身增加某一种基因。这位科学家们将来的研究,提供了很多可能

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