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已經存在了4.5億年的藍血生物,馬蹄蟹是如何拯救人類的?

馬蹄蟹很久以前就出現在地球上了。它的祖先出生在4.5億年前的奧陶紀。在2億年前的侏羅紀,馬蹄蟹似乎停止了進化,壹直保持這樣。目前世界上有鱟、南鱟和圓尾鱟。

鱟化石

壹方面馬蹄蟹繁殖能力強,另壹方面馬蹄蟹肉質口感差,食用後容易過敏和中毒性休克。由於其特殊的生理學和毒理學特性,

地球上發生過五次滅絕,都逃過壹劫,而逃過人類胃口的馬蹄蟹,為了拯救人類,沒想到會成為瀕危物種,這和馬蹄蟹的血統有關。

鱟血是壹種罕見的藍色血液。在地球上,血液最常見的顏色是紅色,但也有綠色、透明、藍色的血液等等。這些血液的顏色與體內運輸氧氣的物質有關。哺乳動物呼吸時,將氧氣吸入肺部,並在肺泡內與血液進行氣體交換。然後,氧氣被血液帶入心臟,通過動脈流向全身進行新陳代謝。哺乳動物血液攜帶氧氣,是血液中的鐵組成的嗎?交通工具?是的。鐵與氧結合時是紅色的,所以血液是紅色的。

而透明的血液生物是因為不含血紅蛋白和紅細胞,而昆蟲、甲殼類等節肢動物不依賴鐵?交通?氧,而是銅,因為含銅蛋白結合物是藍色的(血藍蛋白),所以它們的血液是藍色的,不攜帶氧氣時是無色的,被氧化後會呈深藍色。軟體動物,從貽貝到魷魚和章魚,也含有血藍蛋白。

因為馬蹄蟹至今保留著遠古的樣子,它的血細胞是原始的,沒有分工,只有壹種畸形細胞,但是這種簡單原始的血液卻有著神奇的功能。

1956年,科學家發現鱟在向鱟體內註射革蘭氏陰性菌後,因血液凝固而死亡。經過不懈的探索,當細菌的毒素接觸到馬蹄蟹的血液時,它會激活馬蹄蟹血液變形細胞中的壹種酶,然後釋放出壹種凝血蛋白,這種蛋白會導致血液迅速凝固,使細菌無法繁殖。隨後,血液會形成壹道屏障,阻止其他細菌入侵。

後來,科學家在此基礎上研制出鱟變形細胞溶解物(LAL)。鱟變形細胞溶解試驗的靈敏度非常高。可以檢測1納克/毫升甚至1皮克/毫升的內毒素,檢測速度快。輕輕搖動試管就可以知道樣本是否含有內毒素。

此前檢測的是兔體內的熱原,因為細菌熱原可引起溫血動物體溫異常升高,兔和人有相似的內毒素表現。

將樣品試劑註射到兔子體內,觀察壹定時間內兔子的體溫變化。如果很多兔子的體溫普遍升高,說明註射的樣品含有內毒素。這種落後的檢測方法無法量化內毒素的含量,而且耗時長,成本高,還需要兔子的體重和身體狀況。鱟試劑很快取代了這種檢測方法。

現在用馬蹄蟹血做的幹品?鱟試劑?它很快被用於由細菌引起的疾病的臨床診斷,如腦膜炎、霍亂、鼠疫、百日咳、痢疾誌賀氏菌和結核分枝桿菌,因為這些細菌都含有內毒素,可以用鱟試劑檢測。

而且馬蹄蟹血液中的酶也被宇航員用來檢測外太空環境中的細菌,血藍蛋白正在被開發成壹種新的抗生素,廣泛應用於制藥、臨床和科研領域。毫不誇張地說,馬蹄蟹保護了我們這個星球上的每壹個人。

在鱟試劑的提取中,每個鱟都會被固定,然後他們會用不銹鋼針穿刺鱟的心包,為心臟提取氧合血。每個滅菌瓶可收集約100 ml血液。

鱟血將被放入離心機以分離變形細胞。之後會破壞細胞,然後釋放內部的凝血原,這也是LAL的基本成分。鱟試劑的價值較高,每誇脫約為65438美元+0.5萬(1誇脫約為0.946升),也就是說1升差不多就是人民幣1萬。

雖然在采集當天,他們將鱟放生到了遠離捕獲的地方,可以保證它們不會很快再次被捕獲。鱟放生時,5%-20%的鱟會死亡,剩下的鱟血量在7天內恢復正常,血細胞在3個月內恢復正常。

但同時,它們的繁殖能力也會大大減弱,馬蹄蟹的交配次數會減少,產卵能力會降低50%,影響馬蹄蟹種群的繁殖延續。

釋放鱟。

除了鱟溶解物,對鱟復眼的研究也大大改善了我們的生活。鱟有四只眼睛,壹對復眼位於頭胸甲兩側,壹對單眼位於頭胸甲前正中線上。

鱟的復眼由800-1000個小眼睛組成,每個小眼睛是壹個獨立的視覺單元。然而,在小眼動物中,除了視覺細胞之外,還有壹到兩種特殊的偏心細胞。相鄰小眼之間的偏心細胞之間也有側支(側神經)連接,外界的所有信息都需要通過偏心細胞傳遞到大腦。

哈特蘭,壹位著名的生理學家,正在研究馬蹄蟹。他們選擇了馬蹄蟹的壹只眼睛作為測試受體。當照明區域從壹只眼睛擴展到附近的壹只眼睛時,由前壹只眼睛發出的電脈沖的強度減小而不是增加。也就是說,當壹只小眼被光激發時,它周圍的小眼受到抑制。原來抑制是小眼偏心細胞的外側神經作用的結果,人們稱之為?側抑制?。

對鱟視覺系統的研究表明,側抑制網絡在信息預處理中的主要作用如下。

(1)可以突出邊緣,增加對比度。

(2)高通濾波器,將較大的輸入變化範圍壓縮到網絡本身的動態範圍內,具有明顯的亮度適應功能;

(3)能夠擬合圖像的微小不連續性,具有明顯的聚類效果。

簡單來說,這樣可以有效保證馬蹄蟹能夠提取和處理接收到的視覺信息,從而提高主觀清晰度。這就是馬蹄蟹在海底能看清東西的原因。準確捕食或有效躲避敵人的原因。

因為這個發現,哈特蘭獲得了1967諾貝爾醫學生理學獎。根據側抑制原理,工程師可以用它來發送電視圖像,得到清晰的圖像。這個原理可以被考慮並用於所有與人類感官相關的科學技術(電視、無線電、圖像處理等。)、模擬人類智力活動的研究領域(如模式識別等。),以及近年來發展迅速的神經網絡的研究和應用。

雖然馬蹄蟹對人類有如此大的幫助,但是隨著對馬蹄蟹試劑的需求越來越大,馬蹄蟹還需要漫長的八年才能長大成人,導致殺雞取卵的惡果。據統計,美國制藥公司每年捕撈約4.3萬只馬蹄蟹,全球每年40萬只。因為馬蹄蟹試劑的價值,過度人工捕撈等現象越來越多。

此外,還有棲息地的破壞,例如,從陸地流入大海的肥料也會引起赤潮現象,導致馬蹄蟹大量死亡。

以中國為例,根據?美觀自然?科學保護隊的數據分析表明,近30年來,廣西北部灣的中華鱟種群數量減少了90%以上,中華鱟種群數量逐年銳減,其命運岌岌可危。