发现Yrr的细胞集体
群发现Yrr的细胞集体,推翻了胶状生物与发光云团是彼此独立生物的假设。西古尔·约翰森和同事在深海模拟舱中打开螃蟹,发现壳内藏着生物;这些生物逃出后重新聚集成一团发光的蓝色物质,研究人员由此认出,这是由单细胞生命构成的集体。这一幕将难以捉摸的深海存在转化为一种生物学模型,也让观察、捕捉和理解它的局限成为发现本身的一部分。
模拟舱内的实验
调查始于模拟舱内的人造海床上移动的螃蟹。在舱内灯光下,透过椭圆形观察窗可以看见它们白色的小背甲和细长的腿,但它们的行为似乎不正常——有些螃蟹绕圈、停顿,或像是不确定方向似的移动。水下摄像机将特写画面传到监视器上,让研究人员得以从另一个角度观察水槽。由于情况与前一天相比没有变化,约翰森提议打开几只螃蟹,观察会发生什么。
问题不只是螃蟹体内有什么。约翰森怀疑它们的身体像是交通工具,其中的神经组织太少,无法解释他所观察到的行为。他想知道,在深海环境中,如果把里面的生物从保护性的外壳中取出,会发生什么。苏·奥利维拉同意继续实验。在控制台前,约翰森选用了Spherobot球形遥控机器人,这是一种由两部分构成的小型遥控设备。它的广角摄像机可以拍摄整个水槽,却会将画面扭曲成鱼眼图像;它的机械臂则让约翰森能够在舱外操纵螃蟹及其外壳。
不肯留在捕获状态的生物
约翰森用Spherobot球形遥控机器人的抓爪把一只螃蟹举到摄像机前。螃蟹的腿在动,但钳子软垂着,翻转时也没有明显的防御反应。研究人员觉得,这只螃蟹与其说是独立的动物,不如说像一台机器。约翰森用机器人的圆锯切开外壳后,一团乳白色物质滑了出来,悬浮在碎片上方。它看起来完全不像水母或鱿鱼。它改变形状,随后聚成蛇状,迅速游开。第二只螃蟹体内也有一个胶状生物,但它在团队来得及仔细检查之前就逃走了。
为避免它再次逃脱,约翰森把一只螃蟹移进篮子,再在那里打开它的外壳。起初似乎什么也没有发生。随后,胶状生物突然从螃蟹身边窜开,撞上篮子后壁,又迅速游到网边。短暂的迷乱之后,它连续快速变形——先摊成一片,接着从关闭的翻板旁退开,再膨胀成透明的钟状形体,占据篮子的大半空间,最后又将自身卷回球状。这些变化清楚显示出这种生物的柔韧性,但篮子并不能把观察变成牢靠的占有物。这个生物并非等待收集的稳定标本;即使暂时被关住,它仍以令研究人员难以控制的方式移动和变化。
从散落的光点到集体
转折发生在模拟舱的灯光关闭之后。众人离开实验室时,椭圆形观察窗后隐约出现蓝光。约翰森、奥利维拉和携带yrr信息素的米克·鲁宾停下脚步观看。光的脉冲似乎流向云团中心,云团的蓝光愈发强烈,随后向内坍缩。散开的物质汇聚成一个湍动的中心点,研究人员看见一个足球大小、发光并不断脉动的胶状球体。
这一变化解开了他们此前观察中的疑团。约翰森认定这些生物是单细胞生命,并得出结论——胶状体和云团并非不同的实体;细胞可以结合成胶状团块,也可以完全散开,然后再次聚集。团队此时终于能够从生物学角度理解被捕获的生物为何会消失。单细胞生物的集合不能被当成关在笼子里的一只普通动物;可见的形态能够分解成肉眼看不见的个体,随后重新聚集。实验揭示的不仅是一种异常生物,也揭示了个体细胞与可见聚合体之间的尺度转换。
约翰森还将实验室里的目击与此前在挪威的一次遭遇联系起来。当时,维克托深海遥控潜航器的探照灯使一个巨大形体看起来苍白,而非发光。如今他明白,灯光照亮了它的表面,却遮蔽了它本身的生物发光——那个看似单独的生物,实际上是由发光微生物组成的联合体。莱昂·阿纳瓦克也意识到,这一解释同样适用于在Barrier Queen号龙骨上看到的无定形生物,以及温哥华岛附近的蓝色云团。因此,模拟舱内的观察将此前看来互不相关的多种形态和目击事件联系起来,也为研究人员重新解读仪器曾记录的景象提供了方法。
信号、成员资格与排斥的代价
认出这个集体之后,研究人员开始思考单个细胞如何协调行动。奥利维拉将这一过程与黄色黏球菌中的细菌通讯相比较。按照她的描述,饥饿的细胞会释放化学信号;随着这种信号在细胞群中增强,达到某个阈值后,细胞便聚拢成更大的聚合体。这一例子提供了一种已知模式,可用于思考化学讯息如何使分散的生物形成协调的群体,但它本身并不能解释Yrr的全部行为。
之后的分析对它们自身的信号传递机制作出了更具体的说明。研究人员从组织样本中分离出一种化学信息素,并发现他们能够合成这种物质。他们提出,这种信号有助于召集自由漂浮的阿米巴,并在短距离内启动聚集;在这种距离范围内,化学通讯比在开阔水域中更为有效。他们还辨认出细胞上成对的受体。按照研究人员的模型,一个受体表示共同身份,另一个则标记能够加入集体的健康细胞。这一区别意味着,集体的统一并非自动形成,而是有条件的。
这一假设机制带来了严重后果。根据研究人员的解释,脱氧核糖核酸有缺陷的细胞没有这种特殊受体,因此会遭到排斥;信息素随后能够与它们的通用受体结合,发挥毒素作用并诱发程序性细胞死亡。细胞发出的光为这一过程提供了可见迹象——研究人员将发光与活跃的生化通讯联系起来,并指出死细胞会停止发光。因此,这一发现从引人注目的实验室景象扩展为对集体组织、通讯和生物选择的解释。模拟舱让人看见的核心反转仍然不变——看似单一的无定形生物能够分散成无数细胞,而这些细胞又能重新聚集成足够庞大且明亮、足以被人看见的形态。