3月5日，在英国伦敦生物医学中心（BioMed Central）的《BMC-生物学》（BMC-Biology）上刊登的一项研究成果称，加利福尼亚大学博士大卫普拉希茨基（David Plachetzki）探索研究一种天生缺失眼睛的淡水大头水螅，更神奇的是它却能对光亮做出反应。在生活习性上，这种水螅每天都会出来活动和寻找食物，处于不停运动之中，并根据光亮做出反应以此不断地进行生理与行为循环。
淡水水螅的图片
研究发现特殊水螅的触须刺囊细胞具有保护以及捕获猎物的功能，并通过一个简单的神经系统与光敏细胞相连接，形成了光反应与猎取食物的反射弧，共同控制着水螅的猎食行为。图2中将蓝色表示为具有触须状的视觉蛋白，红色则为神经元细胞。而水螅是径向对称生物大家庭中的一个成员，属于刺胞动物门，顾名思义该生物通过专门的刺囊细胞来捕获食物。属于这个大家庭的生物还包括一些耳熟能详的生活在水中的动物，比如水母、珊瑚等等，珊瑚亦属于动物界腔肠动物门。它们都有一个共同的特征，便是通过简单的结构形成一个由刺囊细胞包裹起来的嘴。
水螅视觉蛋白与神经元细胞
水螅的触须向前延伸的同时还潜藏着刺，刺中猎物的同时还能分泌毒素，这样可以使猎物眩晕。水螅的猎物包括水蚤等，然而水螅在进食它的猎物时，还会使用自己的触须保护自己，免受其他动物的攻击。加利福尼亚大学研究人员大卫普拉希茨基（David Plachetzki）博士发现一种被称为光敏蛋白的视蛋白存在于水螅感觉细胞中，可控制调节鱼叉状的刺囊细胞在捕食的时候向四周伸缩等动作。
这些对光亮敏感的神经元还被发现集中在水螅所有的“捕猎工具”中，其中包括刺囊细胞、卷刺丝囊细胞。水螅通过这些细胞演化形成了“捕食工具”，在抓住猎物的同时还可以粘住猎物。刺囊细胞与卷刺丝囊细胞不仅是水螅的捕猎工具，同时也控制着水螅的运动，在全天的捕食时间内可使水螅通过不断翻筋斗前进。
研究人员发现连接到刺囊细胞的视蛋白解释了水螅在缺失眼睛的情况下还能对光亮做出反应。大卫普拉希茨基博士还描述了在水螅感觉细胞中还可能存在着其他蛋白质控制着光亮传导信号，他认为：“我们不仅发现了水螅感觉光亮的视蛋白连接，也发现了在刺囊细胞中控制光信号传导的其他细胞”。其中包括环核苷酸控制的离子通道，该通道负责传递反应信号和控制水螅的抑制蛋白体，这种抑制蛋白的作用体现在刺囊细胞发生第一次光信号传导之后，可“清除”神经回路上的兴奋信号，为第二次光信号的传递提供干净的通道。
此外，大卫普拉希茨基博士还证明了刺囊细胞还可能被光亮所影响，而产生反作用。水螅遇到这种情况时便会关闭光传导的路径。众所周知，腔肠动物门中的多个物种在地球上已经生活了超过6亿年左右，但是水螅却还是通过最简单的光敏方法来生存和找机会利用光传导信号捕捉猎物，而人类也有着类似的视觉传导神经兴奋路径，这也暗示了我们可能有一个共同的祖先。（生物谷 Bioon.com）
doi:10.1186/1741-7007-10-17
PMC:
PMID:
Cnidocyte discharge is regulated by light and opsin-mediated phototransduction
David C Plachetzki, Caitlin R Fong and Todd H Oakley
Background
Cnidocytes, the eponymous cell type of the Cnidaria, facilitate both sensory and secretory functions and are among the most complex animal cell types known. In addition to their structural complexity, cnidocytes display complex sensory attributes, integrating both chemical and mechanical cues from the environment into their discharge behavior. Despite more than a century of work aimed at understanding the sensory biology of cnidocytes, the specific sensory receptor genes that regulate their function remain unknown.
Results
Here we report that light also regulates cnidocyte function. We show that non-cnidocyte neurons located in battery complexes of the freshwater polyp Hydra magnipapillata specifically express opsin, cyclic nucleotide gated (CNG) ion channel and arrestin, which are all known components of bilaterian phototransduction cascades. We infer from behavioral trials that different light intensities elicit significant effects on cnidocyte discharge propensity. Harpoon-like stenotele cnidocytes show a pronounced diminution of discharge behavior under bright light conditions as compared to dim light. Further, we show that suppression of firing by bright light is ablated by cis-diltiazem, a specific inhibitor of CNG ion channels.
Conclusions
Our results implicate an ancient opsin-mediated phototransduction pathway and a previously unknown layer of sensory complexity in the control of cnidocyte discharge. These findings also suggest a molecular mechanism for the regulation of other cnidarian behaviors that involve both photosensitivity and cnidocyte function, including diurnal feeding repertoires and/or substrate based locomotion. More broadly, our findings highlight one novel, non-visual function for opsin-mediated phototransduction in a cnidarian, the origins of which might have preceded the evolution of cnidarian eyes.
