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兩百萬年的黑暗,造就了對光完全沒有反應的生物

索馬利亞沙漠地下洞穴裡的Phreatichthys andruzzii 圖片來源:BBC Science

永恆的黑暗會對生物有什麼影響呢?德國的研究團隊在索馬利亞沙漠的一個地下洞穴裡找到了答案[1]。

地球上的生物由於受到日照週期的影響,我們的生物時鐘大約都在24小時左右,但每個人會有一些小小的不同,就像同一個工廠出廠的時鐘也會有一點誤差是一樣的。生物時鐘會受到光的調節,如果是每天變動一點點(例如一地的隨著地球公轉所產生的緩慢的日照週期變化)所需要的調節我們不會感受到;但如果忽然之間晝夜顛倒(比如說坐飛機去美國),由於日照週期的變化無法馬上對我們的生物時鐘進行那麼大的調整,就會有所謂的時差(jet lag)囉!對動物來說,日照週期主要經由眼睛來感應,但是身體所有的細胞也可以感應光並做出適當的反應。眼睛以外的組織對光的反應,在哺乳動物以外的其他動物(如魚)是相對更重要的。

但是對於Phreatichthys andruzzii(安氏坑魚,鯉科)[2]來說,兩百萬年在索馬利亞沙漠的地下洞穴生活,產生了重大的影響。由於長時間在黑暗中演化,使得Phreatichthys andruzzii不但失去了眼睛,身體其他的組織對光也沒有反應。

科學家發現,Phreatichthys andruzzii的生物時鐘,不是24小時,而是47小時,這其實蠻有意思,如果將來還有機會發現在類似狀況下演化的生物,觀察他們的生物時鐘長度,或許可以幫助我們瞭解是否在無光狀況下生活的生物,他們的生物週期都是47小時左右。

其實生物時鐘雖然會受到光線的調節,但是核心的時鐘基因(clock genes)並不受到光的調節,而是按照自己訂好的行程照錶操課。但對於絕大部分地球上的生物來說,因為日照週期的影響,即使放到無光或24小時連續光照的環境下,生物時鐘也還是以大約24小時為一個週期的狀態繼續運轉。所以Phreatichthys andruzzii的47小時生物時鐘著實令人好奇啊!

既然Phreatichthys andruzzii對光沒有反應(也就是說光不能調節牠的生物時鐘),那麼什麼可以調節它的生物時鐘呢?

科學家發現食物可以調節牠的生物時鐘。如果養牠的人24小時餵牠一次,牠的生物時鐘就會調成24小時。而且這個現象不是只有在Phreatichthys andruzzii裡面觀察到,斑馬魚的生物時鐘也受到食物的影響。

也有科學家認為,如果再讓Phreatichthys andruzzii生活在黑暗中幾百萬年,或許牠的生物時鐘就會完全消失了,您覺得會消失嗎?

參考資料:
1. BBC Science. 2011/9/10. Fish living in the dark caves still fell the rhythm of life.

2. Wikipedia. 2001/9/8. 安氏坑魚.


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