水母螅状体通过特异性猎物线索触发捕食行为的机制研究及其生态意义

这篇研究揭示了水母螅状体（Aurelia coerulea）通过猎物特异性化学线索触发差异化捕食行为的新机制。研究发现，螅状体不仅能区分猎物大小（微捕食micro-predation vs 宏捕食macro-predation），还能通过猎物代谢物（homogenate）激活记忆关联的捕食策略，其中大型猎物（Syllis prolifera）诱导的触手收缩（TC-MM）和快速运动（FM）行为强度达小型猎物的2.2-6.5倍。该成果为无中枢神经系统的刺胞动物（Cnidaria）的化学感知与学习能力提供了直接证据，对理解底栖生态系统的营养级联具有重要启示。

　　

引言

底栖刺胞动物（Cnidaria）的螅状体阶段具有独特的捕食策略，但其行为调控机制尚未明确。本研究以钵水母（Scyphozoa）物种Aurelia coerulea为模型，系统解析了其螅状体对不同体型猎物的差异化捕食行为，并首次证实猎物代谢物可作为触发特异性捕食行为的关键化学线索。

材料与方法

实验在恒温（18.0±0.5°C）海水环境中进行，设置三类猎物：大型猎物（LP，多毛纲Syllis prolifera）、小型猎物（SP，轮虫Brachionus plicatilis）和对照小型猎物（cSP，卤虫Artemia salina）。通过扫描瞬时采样法记录10分钟内螅状体的六类行为模式（休息RE、警戒搜索AR、捕食运动FM等），并量化触手收缩与口腔运动（TC-MM）。猎物代谢物刺激采用离心上清液（homogenate supernatant）注入法。

结果

1. 捕食行为分型

   微捕食（micro-predation）表现为单触手快速（<1分钟）摄取小型猎物，而宏捕食（macro-predation）需多触手协同（5-15分钟），伴随剧烈体轴运动。集体捕食时出现"合作-竞争"双阶段：多螅状体先协同麻痹猎物，后通过口盘接触（CO行为）争夺食物碎片。

2. 化学线索特异性响应

   LP代谢物（LP-h）刺激引发最强反应：LP预饲组TC-MM达107.8±10.85次，显著高于SP-h组（24.6±1.03次）。值得注意的是，仅LP预饲组对LP-h表现典型宏捕食行为（FM占比92%），显示猎物经验对行为模式的调控作用。

3. 形态学响应特征

   化学刺激诱导两类新行为：

   • 张口静息（RE-M）：口部最大直径扩张至口盘外缘，体柱"融化"贴附基质

   • 张口搜索（AR-M）：触手向口部扭曲收缩（concerts），与Hydra的GSH激素响应相似

讨论

1. 能量权衡机制

   宏捕食虽耗能（持续15分钟），但大型猎物营养回报更高，这与Urticina属海葵的脂肪酸组成研究结论一致。

2. 神经调控基础

   尽管缺乏中枢神经系统，刺胞动物通过神经网（nerve net）实现：

   • 化学感应：猎物特异性肽类识别

   • 学习记忆：非关联性学习（habituation/sensitization）

   • 信息整合：纵向神经束（nerve tracts）加速信号传导

3. 生态适应意义

   空间聚集的螅状体通过化学信号协调集体捕食（protocooperation），这种"合作竞争"（coopetition）策略可能提升克隆群体的适合度。

结论

本研究证实A. coerulea螅状体具有基于化学线索的猎物识别能力，并能通过经验调整捕食策略。这一发现拓展了对无中枢神经系统生物认知能力的理解，为海洋底栖生态系统的营养动力学研究提供了新视角。未来需进一步解析：1）记忆保留时长 2）特异性代谢物成分 3）群体协作的化学通讯机制。