研究阐明荧光对霓虹色海葵的保护作用

斯坦福大学和加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的一组研究人员首次发现了海葵荧光和颜色之间的直接遗传联系€”海滩游客经常遇到的那些柔软且有触手的潮汐池生物

在一篇综合性论文中，该团队阐明了生活在北美洲太平洋海岸潮间带的一群海葵中荧光蛋白和颜色变化的神秘作用。这些海葵€”属于Anthopleura属，通常被称为阳光海葵€”表现出从鲜艳的霓虹绿到更柔和的橄榄色或灰绿色的遗传颜色变化

研究人员发现，海葵的颜色变化或多态性是由单个荧光蛋白基因的不同版本控制的。这项研究还表明，荧光蛋白不仅仅是为了展示；它们起到强大的抗氧化剂的作用，保护细胞免受氧化损伤，这是细胞最常见的一种应激

海葵和潮汐带其他生物的常见压力源包括持续暴露在阳光下、干燥和光合作用产生的氧自由基

首席作者Nat Clarke说：“我们在这项研究中试图回答的问题是，‘是什么让这些霓虹海葵如此引人注目地霓虹？’这让我们对荧光蛋白的有趣世界进行了调查，直到现在，荧光蛋白一直是个谜。”，现在是麻省理工学院的博士后研究员，在斯坦福大学读博士时进行了这项研究

“这项研究揭示了荧光蛋白在自然界中的多功能作用，平衡了它们的光谱特性和重要的生理作用。”

该团队求助于社区平台iNaturalist，该平台使公民科学家能够记录生物多样性，以寻找有时罕见的霓虹绿海葵的位置

从数千个对Anthopleura海葵的地理标记观察中发现，霓虹灯颜色的流行率最高的是北加利福尼亚州，多达10%的海葵属于这种颜色，而圣地亚哥周围的海葵数量减少到不到1%

该研究项目的灵感始于2008年，当时加州大学圣克鲁斯分校退休教授约翰·皮尔斯正在蒙特利湾的潮池中探索，并做出了一个深刻的观察：在众多色调柔和的海葵中，只有一只海葵呈现出充满活力的霓虹绿

在初次相遇后，他多年来多次回来检查这种荧光生物，发现无论在一年中的什么时候，尽管光照水平和潮汐条件不同，它都保持着惊人的颜色，这表明这种奇怪的颜色不是环境或外部因素造成的

他得到了妻子Vicki Pearseâ的帮助€”斯坦福大学霍普金斯海洋站的海葵研究领军专家和其他同事调查了这个问题。约翰·皮尔斯也是这项研究的合著者，尽管他在研究发表前就去世了

该研究的实地调查部分始于2016年，Clarke和Pearse在加利福尼亚州太平洋格罗夫的霍普金斯海洋站附近的潮间带采集了霓虹和非霓虹色海葵的触手样本。克拉克随后使用一套分子工具对荧光蛋白进行分离和测序

该研究的生物荧光部分由斯克里普斯海洋学海洋生物学家Dimitri Deheyn和Deheyn实验室的成员进行，该实验室专门研究生物体中的光产生和光操纵。研究人员使用分光光度计对新鉴定的蛋白质进行了光谱分析，这是一种检查各种光谱的光特性的工具

在许多物种中，颜色变化被认为是表型或可观察的特征，源于多种饮食或对不同环境的适应等因素。例如，暴露在较高光照水平下的物种通常表现出较暗的色素沉着。研究人员惊讶地发现，这些海葵的颜色变化并不是一种表型特征，而是一种与特定荧光蛋白基因相关的基因型特征

该论文的高级作者Deheyn说：“这是我们第一次观察到荧光蛋白决定海葵或任何海洋无脊椎动物的颜色。”。“着色与一个非常特定的基因密切相关，这一事实使其更加有趣，并挑战了大多数现场观察者的假设。”

研究人员证明，海葵的荧光蛋白是强大的抗氧化剂，可以保护活细胞免受氧化应激。在人类中，氧化应激会引发偏头痛，但食用蓝莓和黑巧克力等抗氧化剂有助于控制和预防这种应激

“根据数据，我们认为荧光蛋白有助于海葵应对它们所经历的所有可变压力，并使它们能够基本上‘清除’