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科学家首次发现吃素的鲨鱼!饮食像海龟 存在消化纤维素的酶

2018-01-09 08:29  来源: 澎湃新闻  
作者:贺梨萍
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  在人类的想象中,鲨鱼通常被认为是大海中顶级的捕手,嗜血成性并高度进化成食肉一族。然而,最近的一项研究改变了科学家对这群生物最基本的理解,至少存在着一种吃海草的鲨鱼,并且在其消化过程中练就了一套适应食草的消化系统。

  最早有研究指出有食草性鲨鱼存在实际上是在2007年。彼时,美国国家海洋和大气总署渔业局的研究生态学家Dana Bethea及其同事对生存于墨西哥湾的窄头双髻鲨((Sphyrna tiburo)进行了胃部成分的检查,结果令他们感到惊奇:窄头双髻鲨吃下的食物中居然超过一半都是海草。

  不过,这群科学家当时并不确定,这些鲨鱼是真的选择性吃下海草从而提取养分,还是在追捕隐藏在海草中的虾蟹时误吞。

  不过,这一研究激发了加州大学尔湾分校Donovan German教授实验室的兴趣。

  国际顶级期刊《科学》(Science)网站1月7日的一则新闻提到,German实验室的Samantha Leigh博士近来深入研究了窄头双髻鲨消化植物的能力。Leigh飞遍美国,在窄头双髻鲨的自然栖息地找寻它们的身影。相较于其他鲨鱼,窄头双髻鲨体型“娇小”,一般仅3英寸长,头部呈铲状,在弗罗里达群岛的海草群里频繁现身。

  这一研究的合作者还包括佛罗里达国际大学的Yannis PapastamatiouLeigh教授,Leigh抓捕了一些窄头双髻鲨并把它们带回了佛罗里达国际大学的实验中。实验团队启用了人为干预的喂养方式,连续三周的饮食中90%都是海草,其余10%是鱿鱼,每天喂三次。

  这些海草用稳定同位素C13标记,因此一旦鲨鱼食用后便可以在窄头双髻鲨的组织中追踪,从而分析海草养分是否确实被窄头双髻鲨吸收利用。

  Leigh等人还收集了窄头双髻鲨的排泄物,来测定究竟有多少海草养分,例如碳水化合物、蛋白质等,是未经消化直接被排出去的。此外,团队还进一步观察了窄头双髻鲨小肠中存在的消化酶,确定它们是否有分解植物材料的能力。

  一般来说,纯粹的食肉动物是没有消化植物的身体机制的。所以说,如果窄头双髻鲨会定期地去吃水草,它们就应该有消化水草的消化酶。

  结果表明,在窄头双髻鲨的血液中看到了稳定同位素C13。这说明水草被完全消化,水草养分进入了窄头双髻鲨的身体里,而不是像废物一样随即被排出。

  而从消化效率来说,窄头双髻鲨吃下的全部海草,有一半被肠道完全消化分解,另一半未经消化被排出。“准确来形容地话,这一消化效率和海龟类似,海龟是完全的食草动物,食用的也是相同的海草。”

  Leigh还发现,窄头双髻鲨在肠道里存在β葡萄糖苷酶,这种酶能分解植物中的重要成分纤维素,这是科学家首次在鲨鱼体内发现有专门消化植物的酶。

  除此之外,Leigh认为,窄头双髻鲨似乎对90%为海草的这样一种饮食结构颇为满足。团队并没有观察到任何不利于健康的影响,在研究过程中窄头双髻鲨的体重甚至还增加了。

  考虑到野生的窄头双髻鲨吃海草的比例可能不会高达90%,例如在2007年的那项研究中发现该比例为高于60%,研究人员认为靠如此高比例的海草能存活就更加能有力证明这些窄头双髻鲨从海草中获取营养的能力。

  目前,Leigh还在研究窄头双髻鲨肠道中的细菌。肠道细菌是消化的重要一部分,并且有可能细菌正是让这些鲨鱼能够消化植物的β葡萄糖苷酶的的来源。目前,只有3种鲨鱼的硝化细菌群落被分析。研究团人认为,窄头双髻鲨凭借其不寻常、不同的饮食,会和其他鲨鱼种类形成一种有趣而又重要的对比。

  Leigh推测,和严格的食肉鲨鱼相比,窄头双髻鲨的这一杂食适应能力或许赋予了它们灵活饮食的能力。

  不过,目前仍还有谜团未解:窄头双髻鲨是特地吃海草还是经常误食海草从而形成了一种适应的消化机制?

  同时更大的担忧还包括,考虑到海草目前已经受到威胁的现状,如果有朝一日被彻底破坏,窄头双髻鲨会发生什么?尽管目前窄头双髻鲨的生存尚未受到威胁,但是这项研究表明,海草不仅是窄头双髻鲨的栖息地,还是它们饮食的重要部分。

(责任编辑:张珺)

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