科研人员破解海参“吐丝”之谜

记者4月22日从中国科学院南海海洋研究所获悉，该所热带海洋生物资源与生态重点实验室研究员胡超群团队，成功破解了海参“吐丝”之谜。该研究揭示了玉足海参居维氏器防御敌害的物质基础、感知过程与喷射机制，在海参敌害防御机制研究方面取得突破性进展。相关研究成果于近日发表在国际期刊《美国科学院院报》上。

“吐丝”是许多热带海参遭到敌害威胁时，从肛门处喷出丝状小管并黏附缠绕捕食者的一种防御机制。海参喷出的小管被称为“居维氏器”，最早由法国古生物学家乔治·居维叶在1831年首次描述并以其名字命名。然而，190多年以来，居维氏器的成分及其黏性产生的机制一直是未解之谜。

胡超群团队以广泛分布于印度—西太平洋热带海域的一种居维氏器发达的玉足海参为研究对象。“我们发现玉足海参的居维氏器在黏附和缠绕敌害时，其外层间皮层和中层结缔组织层分别提供黏性和韧性的作用。通过染色体级的高精度基因组测序，发现居维氏器外层的黏性蛋白具有长串联重复序列，与蜘蛛和家蚕的丝蛋白类似。该类蛋白的结构为交叉—β结构，与人类阿尔茨海默病、帕金森病等疾病的致病性淀粉样蛋白相似。”胡超群说。

研究结果表明，玉足海参利用瞬时受体电位通道感受捕食者施加的机械压力，并通过释放乙酰胆碱信号刺激居维氏器。在进化过程中，玉足海参基因组的3号和12号染色体集中形成了多个新基因，这些新基因使得居维氏器能够接收乙酰胆碱信号，并生成淀粉样黏性蛋白。

该发现阐释了海参“吐丝”的御敌行为机制，有望用于研发能提高人工增养殖海参适应能力的新技术，并为新型仿生水下黏合材料的研发提供了新思路。