科技改變生活 · 科技引領(lǐng)未來
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出品：科普中國制作：宋秦平（名古屋大學(xué)環(huán)境學(xué)博士）監(jiān)制：中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心在神秘幽邃的海洋世界中，美麗而神奇的生物比比皆是。水母，作為一種身體構(gòu)造十分簡單的浮游生物，其身影遍布全球各地的水域之中，目前已知的水母約有250余種。它們
出品：科普中國
制作：宋秦平（名古屋大學(xué)環(huán)境學(xué)博士）
監(jiān)制：中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心
在神秘幽邃的海洋世界中，美麗而神奇的生物比比皆是。水母，作為一種身體構(gòu)造十分簡單的浮游生物，其身影遍布全球各地的水域之中，目前已知的水母約有250余種。它們的出現(xiàn)甚至比恐龍還要早，可追溯至6.5億年前。
由于身體的主要成分是水，水母看上去軟軟的，像是一頂頂透明的小花傘，在深藍(lán)色的海底世界，美麗而柔弱。然而——這，都是假象！絕大多數(shù)的水母都是帶毒的。據(jù)中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報2003-2016年間的統(tǒng)計數(shù)字顯示，海濱浴場平均每年被水母蜇傷的人數(shù)多達(dá)1400人，致死21人。
這么漂亮的生物，究竟是如何傷人的呢？讓我們來簡單看一看。
△劇毒水母，a: 僧帽水母，b: 箱水母，c: 獅鬃水母，d: 海蕁麻水母，e: 轉(zhuǎn)鉤手水母，f: 夜光游水母。（圖片來源：參考資料6-11）
水母的常用武器——"翻板毒刺"刺細(xì)胞
仙氣飄飄的水母看似弱不禁風(fēng)，實際上卻有著非常強悍的殺傷力。它們身下的幾十根又長又細(xì)的觸手，在增加顏值的同時，也是最主要的攻擊武器。
這些觸手上遍布著一種被稱為刺細(xì)胞的組織，刺細(xì)胞內(nèi)是刺絲囊，刺絲囊的頂端有一蓋板，蓋板旁邊有個很小的刺針，亦稱外部觸發(fā)器，刺絲囊內(nèi)含有毒液，且盤著條空心細(xì)管，即為刺絲，刺絲尖端帶有倒鉤。
正常狀態(tài)下，刺絲在高滲透壓的作用下在刺絲囊中纏繞成一團，當(dāng)水母的觸手碰觸獵物觸發(fā)刺針后，蓋板外翻、海水涌入，刺細(xì)胞內(nèi)瞬間變化的壓力便迫使刺絲射出，纏住獵物的同時也將毒液刺入獵物體內(nèi)。而這一切所花費的時間不足百萬分之一秒，稱得上是自然界最快的生物力學(xué)過程之一。悠然的水母只需要靜靜等在獵物身邊，待它毒發(fā)，便可一口將其吸入傘下，分解吸收。
△水母的捕食武器（圖片來源：https://danboater.org/travel-health-and-safety/first-aid-for-hazardous-marine-life-injuries.html ）
所以，為了避免被水母蜇傷，人們通常會避開水母頻繁出沒的水域，對于被沖上岸的水母則是直接躲開。但是，最新的一份研究表明，我們還是小看了水母，即使不碰觸它們，我們也可能會受傷。
水母的升級武器 ——"暴雨梨花針"Cassiosomes
據(jù)在佛羅里達(dá)、加勒比地區(qū)和密克羅尼西亞附近海域的浮潛者報告稱，他們在沒有和任何水母直接接觸的情況下，皮膚出現(xiàn)了瘙癢、紅腫、刺痛等被水母蜇到后會出現(xiàn)的癥狀。這就像是這片海域本身帶毒，會蜇人。
研究人員提出了很多水中刺感的可能來源，有說是海虱叮咬的，還有說是碰觸了被切斷的水母、?？壬锏挠|須造成的，但真相卻是一直沒有定論。
近日，一個來自美國的研究團隊（Gary Vora等人）終于將蜇人海水的成因確定了下來，這鍋不是海虱的，也不是水母、海葵的斷肢殘臂的，而是種名為Cassiopea xamachana的倒立水母造成的（下文中統(tǒng)一稱呼其為倒立水母）。該結(jié)果被發(fā)表在《Communications Biology （通訊-生物學(xué)）》上。
倒立水母屬缽水母綱、根口水母目、盔瓣水母科、仙女水母屬。傘部平圓呈盤狀，傘徑100~120mm，傘高20~30mm，傘緣瓣粗短且數(shù)目多變。口腕寬而扁平呈花邊形狀。與其他目的水母不同，它們的嘴并不長在身體的中間，而是位于活動的觸須上，且有一個小開口，可以接受水中微小的食物分子。雖然它們體內(nèi)共生著單細(xì)胞的蟲黃藻（主要集中在觸手上），可以將其光合作用的產(chǎn)物收為己用，但它們同樣也是肉食動物，揮舞的觸手可以捕食路過的小魚小蝦。
△紅樹林底部的倒立水母Cassiopea xamachana（圖片來源：https://www.oceanografic.org/en/especie/upside-down-jellyfish/）
倒立水母廣泛分布于全球暖水海域的潮間帶到水深10米左右的砂質(zhì)環(huán)境中。而海邊的紅樹林則是它們最常棲息的家園，它們同時也是佛羅里達(dá)、加勒比地區(qū)和密克羅尼西亞附近淺海水域的常見水母種類之一。
Gary Vora和同事們查閱了20世紀(jì)早期以來關(guān)于仙女水母屬的科學(xué)文獻，尋找與這種海水刺感有關(guān)的線索。他們解到，仙女屬的水母通常會釋放一些粘液到周圍環(huán)境中，而這些黏液中，存在著一類非常微小的細(xì)胞團，名為cassiosome。通過顯微鏡的觀察，研究人員發(fā)現(xiàn)了這種結(jié)構(gòu)的不尋常之處。
△倒立水母釋放黏液和cassiosome的顯微觀察圖（圖片來源：https://doi.org/10.1038/s42003-020-0777-8）
首先確定的是cassiosome可以自主捕食。
研究者們用鹵蟲喂食倒立水母。他們發(fā)現(xiàn)，只在有cassiosome，無水母的情況下，cassiosome也能殺死鹵蟲。下圖中的a是死亡兩天后的鹵蟲無節(jié)幼體的尸體，而cassiosome正黏著在蟲殼上。往前追溯，圖b是cassiosome組團絞殺1天大的鹵蟲無節(jié)幼體的圖片。圖c是再次放大后的照片，cassiosome黏著在1天大的鹵蟲無節(jié)幼體的蟲殼上，同時釋放了很多刺絲囊。
△cassiosome捕殺鹵蟲無節(jié)幼體的顯微觀察圖。（圖片來源：https://doi.org/10.1038/s42003-020-0777-8）
其次確定的是cassiosome的殺傷力。
利用顯微鏡可以觀察到這些cassiosome的外膜層排列有成千上萬個水母刺細(xì)胞。這些刺細(xì)胞中含有的毒液并沒有因為脫離母體而減弱，它們就像是被甩出去的迷你手榴彈,暴雨梨花針一般讓周圍的水體同時帶毒，從而殺死路過這片水域的獵物。
△cassiosome的超微結(jié)構(gòu)（圖片來源：https://doi.org/10.1038/s42003-020-0777-8）
簡單來說，倒立水母利用傘的邊緣推動水流，從而釋放帶有大量cassiosome的黏液，待這些黏液中的cassiosome捕獲到微小的浮游生物后，它們再在水流的幫助下，將這些黏液吸入口中，大快朵頤。
雖然倒立水母的毒性并不十分危險，被它蜇到有輕微刺痛感，讓人感到不舒服，但群居而生的它們數(shù)以百計、千計地一起有節(jié)奏地舞動，釋放出的黏液的量非常可觀。
因此，研究者建議在根口水母大量存在的海域作業(yè)時，最好穿上防護服。游泳者、浮潛者或是漁民也建議退離這片海域。
研究者同樣在其他四種相關(guān)的水母中也發(fā)現(xiàn)了這些cassiosome，可見cassiosome是根口水母的一種特殊捕食機制。這一發(fā)現(xiàn),不僅解答了蜇人海水的成因,也使水母研究出現(xiàn)了一種新思路,不再只拘泥于觸手捕食這一單機制。
△其他四種同樣觀測到cassiosome的根口水母（圖片來源：https://doi.org/10.1038/s42003-020-0777-8）
被水母蜇傷我們該怎么辦？
如果不小心被水母蜇傷，我們第一時間需要的是冷靜，迅速離水上岸，不用慌亂，因為世界上只有少數(shù)幾種水母對人類有致命危險。，
對于普通水母的蜇傷，
第一步，清洗傷處。用海水清洗傷處，海水可以抑制皮膚上未發(fā)射的刺細(xì)胞的活性，切記不可使用清水，任何改變刺細(xì)胞內(nèi)外溶液鹽濃度平衡的舉動都可能刺激刺絲囊的打開，這會釋放更多的毒液。條件允許的話，還可以用濃度為4-6%的醋酸溶液進行清洗（被僧帽水母蜇傷除外），同樣可以起到抑制刺細(xì)胞的彈出，同時還能不同程度的減弱毒性。
第二步，刮掉刺細(xì)胞?？梢韵仍趥幫可戏试砼荩缓笥眯〉缎⌒牡貙⒋碳?xì)胞刮掉。
第三步，將傷處浸入熱水中20分鐘，水母的毒素對熱很敏感，熱水可以幫忙止痛。
除此之外，如果被蜇傷的人出現(xiàn)比皮膚紅腫還要嚴(yán)重的癥狀，比如迅速蔓延全身的蕁麻疹、呼吸困難、休克等癥狀，就需要立即就醫(yī)，千萬別耽誤了。
參考文獻
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8．https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%8D%85%E9%AC%83%E6%B0%B4%E6%AF%8D
9．https://www.danjapan.gr.jp/blog/jellyfish_caution
10．http://www.natturustofa.is/invertebrates.html
11．https://www.flickr.com/photos/129108168@N08/36673072955
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金龍