泥蚶紅色的是血嗎?
如果是的話,它有血液循環系統,有心臟嗎?為什麼其他貝殼類血不是紅色的?
謝邀。
(泥蚶,熟的,圖片來自網路)泥蚶(Anadara granosa or Tegillarca granosa)紅色的是血嗎?
是。準確的講,是血淋巴中的遊離的血紅蛋白(hemoglobin)的顏色。軟體動物門雙殼綱(Bivalvia)也就是兩片殼的貝類,他們的血液循環系統是開放式的,因此叫血淋巴。泥蚶也不外如是。
相對的,包括人在內的大多數脊椎動物的循環系統是閉合的,血液就在血管里,組織液在血管外,涇渭分明。如果閉合的血管開了個口子,就內出血,該出問題了。而開放式循環則不同,血管不是完全閉合的,會有一些地方血淋巴可以從血管裡面跑出來,和組織液混在一起。有一個心臟,起到推動血淋巴流動的作用。和人的心臟結構不同,貝類的心臟只有一個方向,心耳(類似於人的心房)把從腮流過來的富含氧氣的血液推進心室,心室再把血液泵入主動脈,流向全身。教科書上(這張圖應該是普通動物學上的)的雙殼綱循環系統示意圖:所謂竇的部分,就是血管沒有了,血淋巴隨便流的地方。
生物循環系統的一個重要功能是循環氧氣。攜帶氧氣分子在血液中奇幻漂流的蛋白質,可以成為攜氧蛋白,在包括我們人在內的脊椎動物中,都是血紅蛋白(只有南極蝦魚一個例外)。一些無脊椎動物,比如泥蚶使用的也是血紅蛋白。
---長篇分割線---
「為什麼其他貝類血不是紅色的?」1. 的確大多數軟體動物的血是偏藍色的(blue blood),其中最常見的攜氧蛋白,是血藍蛋白(hemocyanin)。血藍蛋白遊離在血淋巴中,在結合氧的時候成藍色,把氧釋放後變無色。目前血藍蛋白只發現了兩大類,分別存在於在大部分軟體動物(如蝸牛、扇貝)和部分節肢動物(如龍蝦)。(A fun fact, 血藍蛋白是最早被確認由多個亞基組成的蛋白複合體,這篇論文已有80多歲,Svedberg, T., and Chirnoaga, E. (1928))。除了血紅蛋白和血藍蛋白之外,還有一個攜氧蛋白的選擇是蚯蚓血紅蛋白(hemerythrin),存在於蚯蚓為例的環節動物,和一些奇奇怪怪的你叫不上名的海洋生物中,2008年的時候發現一種細菌裡面也有。那為什麼血紅蛋白是紅的,血藍蛋白是無色或藍色呢?這個是有兩種蛋白中的顏色基團決定的,血藍蛋白則是組氨酸固定的兩個銅原子。所以,血藍蛋白結環氧的時候是藍色的,就是初中化學課看的硫酸銅那個顏色。而血紅蛋白中是鐵卟啉,蚯蚓血紅蛋白是組氨酸固定的兩個鐵原子,和血藍蛋白結構類似,只是元素不同。
2. 但是也有很多其他的軟體動物是紅色血(red blood)。
事實上,泥蚶所在的蚶科(Arcidae)在英文中統稱為血蛤(blood clam),這個科中很多貝類都是紅色血的。尤其泥蚶所在的Anadara這個屬,包括Anadara satowi,Anadara broughtonii, Anadara senilis, and Scapharca inaequivalvis等都是紅血的(而且都是二聚體或四聚體血紅蛋白,Hiroaki Furuta and Akihiko Kajita 1983)。除此之外,Wikipedia雙殼綱(Bivalvia)上指出狐蛤科(Limidae)也是把血紅蛋白直接分泌到血漿中的生物,而有食肉貝類砂蛤屬(Poromya),血紅蛋白則存在於一種特殊的紅細胞(amoebocytes)中,類比於高等動物的情景。舉個耳熟能詳的例子吧——赤貝(Anadara broughtonii)
既然知道紅色血是血紅蛋白造成的,如果想知道所有的可能是紅血的軟體動物,只要把所有帶有血紅蛋白但是沒有血藍蛋白的物種找出來就好了。
這是所有軟體動物中,不同來源的「紅蛋白」的一組親緣關係樹。Hb就是之前講的血紅蛋白。Mb是肌紅蛋白,是很多動物肌肉中的紅蛋白(比如人),用於儲存調節肌肉中的氧氣,營養學常說什麼紅肉白肉,紅肉裡面的紅色就來自於肌紅蛋白。這裡給出的例子是軟體動物裡面,一部分雙殼綱貝類和一些蝸牛,是紅色血的。(親緣樹改自Lieb et al 2006 Red blood with blue-blood ancestry: Intriguing structure of a snail hemoglobin, Fig.4A,各門類代表物種圖片來自網路)
Mb和Hb有著類似的結構,因此一些物種的血紅蛋白往往是和肌紅蛋白有著相同的分子祖先的。比如這篇文章介紹的一個有趣的例子,扁卷螺,他的親戚朋友祖祖輩輩都是藍精靈(blue blood),結果到他這搖身一變變成紅血的了。原因是他的祖先沒有血紅蛋白,但是保留了肌紅蛋白,他利用肌紅蛋白又重新進化出了血紅蛋白,並扔掉了祖祖輩輩傳下來的血藍蛋白。於是就紅了。5. 為什麼有些貝類是紅色血,而有些貝類是藍色血?
對於現有生物多樣性的「為什麼」進行解釋,往往是強行解釋,也很難判斷對錯。我們只能擺一些事實,做一些猜測。首先這裡面有歷史的進程問題。進化過程可能是這樣的:最初有一個所有軟體動物的共同祖先A,同時擁有血藍蛋白(Hc),血紅蛋白(Hb)和/或肌紅蛋白(Mb),其中血藍蛋白是主要攜氧蛋白,因此A是藍血的。A不斷繁衍,他的子孫後代分化成不同的物種。其中又幾種可能性:1)後代很老實地保留Hc以及Hb/Mb,並按照祖宗遺訓做一個藍血動物。石鱉(一種古老的小型軟體動物)和很多腹足綱動物(蝸牛,鮑魚什麼的),都是這樣的,血藍蛋白為主要攜氧蛋白,在口腔的部分會有Hb/Mb進行輔助(The Mollusca: Environmental Biochemistry and Physiology)2)後代把血藍蛋白給丟了(丟失突變),轉型變成紅色血,比如你問題中的泥蚶3)後代把血紅蛋白給丟了(丟失突變),之後的後代,都是純的藍血。4)扁卷螺的祖先的祖先把血紅蛋白給丟了,是個純的藍血,但是扁卷螺的祖先又用肌紅蛋白給改了一個新的出來,這種屬於回復突變的類型。5)血紅蛋白也丟了,血藍蛋白也丟了,不分先後。大部分都掛了,極少數留下後代,血液中沒有任何色素。其次還有自然選擇的問題。
首先是為什麼共同祖先A更可能是藍血的。假設A的祖先0,不加區分的使用血藍蛋白和血紅蛋白,就會發現兩個問題:1)血藍蛋白可以形成非常大的複合體(三四十個組裝在一起)還可以工作。而血紅蛋白則是相對小的蛋白,最多是四個組裝在一起。於是如果合成同樣質量的蛋白質,血漿中血紅蛋白的化學濃度就非常高,會固定太多水分,容易把自己搞死。為了避免這種悲劇,就要搞一個紅細胞把血紅蛋白包起來(人就是這麼做的),非常費事。2)鐵不好搞到。(如果是人就會得缺鐵性貧血)既然如此,那麼扁卷螺的祖先為什麼費那麼大勁再把血紅蛋白搞出來。血藍蛋白不是已經工作的很好了嗎?同樣的問題也可以問泥蚶,為什麼丟失了血藍蛋白的祖先後來反而在生存競爭中獲勝了呢?一種假說是認為這些生物的生活環境中會經常性的缺氧,環境波動比較大。而血紅蛋白相比血藍蛋白一般對氧氣有更好的親和性,適合保存氧。的確,很多軟體動物中血紅蛋白的功能就是在缺氧時用以儲存氧氣(如Calyptogena kaikoi)。另一個推動力,是在漫長的進化過程中,一些能夠組裝成大複合體的血紅蛋白的突變在藍血的生物中已經產生,解決了之前的問題(1),為藍血動物變紅血動物做好了鋪墊。最後的問題是為什麼共同祖先0有血藍蛋白和血紅蛋白。這個就更難回答了。一種可能是,所有的攜氧蛋白,有一個共同的分子祖先。這種假說建立在這些攜氧蛋白的結構和序列相似性上,但是也爭議較多(Volbeda and Hol 1989)。
一個共同祖先通過二聚化、重複、融合、重組、加入其它模塊等種種方式,最後形成四種不同的攜氧蛋白。就醬
與題無關。這玩意不是血蛤么。挺好吃的。
1)軟體動物門瓣鰓綱,開管式循環系統,循環系統由1心室1心耳—動脈—血竇—靜脈組成2)無脊椎動物呼吸色素的不同決定了其血淋巴的顏色:血紅蛋白、血綠蛋白、蚯蚓血紅蛋白含鐵,呈紅色;血藍蛋白含銅,脫氧狀態下呈無色。另:紅色準確地說應該是遊離的血紅蛋白的顏色哦
軟體動物中主流的藍色血液中一抹醒目的紅色,因為其他軟體動物血液中輸氧靠含銅的血青蛋白 而蚶科的軟體動物和脊椎動物一樣是靠含鐵的血紅蛋白
我想知道這是不是所謂的「毛蛤蜊」
推薦閱讀:
※貝殼類生物有沒有心?
※帶子、江珧等貝類的足絲有多堅韌?是否有仿生學價值?
※貝殼類殼出現裂縫或斷裂缺失 還能活下去嗎?如果能 斷掉的部分或者殼會再長好么?