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消失的屎眼 竟是演化關鍵

2019/3/6 — 18:13

肛門俗稱屁眼或屎眼,大家可能覺得這個構造是自古以來都應該要有,否則如何排洩呢?然而,有些生物如扁形動物 (Platyhelminthes) 卻是口與屁眼共用。最新刊於 Invertebrate Biology 的研究更顯示,有生物要排洩時才無中生有長出屁眼,完事後立即消失!

芝加哥大學生物學家 Sidney Tamm 在其海洋生物實驗室每天的工作,大部份時間都是拍攝淡海櫛水母 (warty comb jelly ,學名: Mnemiopsis leidyi) 排洩。

對,只是排洩!所以別再說自己的工作苦悶,等櫛水母排便更辛苦——雖然應該沒有臭味。

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而學界一直相信,這些可能是最古老的多細胞生物,有一個永久性肛門,隨時可以打開排洩。據現有文獻記錄,從未有人見過消失的屁眼, Tamm 是第一人。

櫛水母雖然也有水母二字,但與常見的水母是完全不同門 (Phylum) 的動物,後者擁有刺囊細胞 (nematocyst) 作捕食、防衛之用。

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櫛水母平時就以口進食細小甲殻類與小魚,食物會透過喉部與食道,送到漏斗型胃之中,中途已有一定消化;任何過程中無法消化不到的東西,都會被嘔出,其他已消化的則會變成養份,透過一系列管道分發到身體各部份。

在最後階段,養份會到達一個 Y 字型死胡同,這亦是一直被學界以為是櫛水母屁眼的地方,但無論 Tamm 用肉眼還是顯微鏡,都找不到一個開口,讓櫛水母排出垃圾。

因此, Tamm 就逐步分析了不同生長階段的櫛水母排洩狀況,他發現無論哪一隻櫛水母,其 Y 字管道只會有其中一邊(左右隨機)因廢物積聚漲起,然後這些廢物會被推出至其表皮底層。

直至臨界點要爆的時候,櫛水母終於要長出屁眼,而這個屁眼會由原本的管道連接至表皮外層,一旦所有廢物完全排出,就會立即消失!重點是:無論原本的屁眼大與小,長出時間多長(較小的櫛水母可能用上十分鐘排洩),最終怎樣找也找不到其出現過的痕跡。

箭咀所示為被排出廢物
Credit: Tamm, S.L. (2019).

箭咀所示為被排出廢物
Credit: Tamm, S.L. (2019).

這當然不是普通新奇發現,而是一個重要演化關鍵。上面也說過,相比其他較為複雜生物,櫛水母屬其中一種較古老生物,學界可從其基本解剖結構,如口及本文不斷提及的屁眼,如何演化出來。

對,這是非常認真的演化問題。試想想,既然有動物口屁眼共用,又或如櫛水母一樣隨時生出屁眼,為何要特別演化出一個專用排洩口呢?暫時我想到其中一個可能答案是,每次有需要時才生屁眼耗用大量能量,所以才逐步演化成用口排洩,甚至有真正屁眼。櫛水母亦可能有些未被人辨識到的排洩構造,才會有這種奇特排洩方法。

無論如何,學界也會繼續尋找屁眼的起源, stay tuned !

報告:
Tamm, S.L. (2019). Defecation by the ctenophore Mnemiopsis leidyi occurs with an ultradian rhythm through a single transient anal pore. Invertebr Biol. 2019;00:1–14. doi: 10.1111/ivb.12236

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