科学研究 - 筑波大学等揭开彩虹 “栉水母”之谜

日本筑波大学的博士研究生城仓圭（生命环境科学研究科）、前研究员柴田大辅、助教柴小菊和教授稻叶一男等人，与日本的自然科学研究机构基础生物学研究所的教授重信秀治带领的研究小组合作，全球首次查明了能闪耀彩虹色光芒的栉水母栉板的构成分子。

栉水母虽然名字叫“水母”，但在分类学上属于与水母完全不同的动物门，并被认为可能是多细胞动物的起源。栉水母的“栉板”会伴着光线强弱闪耀出七彩光芒，其美色自古以来就吸引了众多世人。不过，长期以来人们一直不清楚栉板是如何做到这一点的。

此次，研究小组发现了栉水母栉板中特有的的蛋白质分子。研究发现，这种蛋白质是纤毛成束和增大所必需的原材料，并且在栉水母的栉板起伏游动的过程中发挥了重要作用。本项研究不仅进一步了解了纤毛的机能，也是动物的进化领域的重大发现，同时有望应用于光学领域，比如开发光子晶体等。

相关研究成果已在线发表于2019年10月10日的《当代生物学》（Current Biology）上。

通过调节光强发出彩虹光芒的“栉板”是栉水母的特有器官。各栉板是由数万根纤毛集成束再排成板状，像船桨一样的构造。栉水母的体表存在8列栉板，通过栉板起伏波动来实现游动和方向控制。

尽管每条细胞纤毛直径只有0.2微米，肉眼根本无法看到，但栉水母通过将纤毛集成束，使直径尺寸达到肉眼可见的1mm程度。像吉丁虫、闪蝶和孔雀羽毛那样，通过纤毛规则有序排列，反射光相互干扰形成了五彩斑斓的结构色。以色示人的栉水母成为最受欢迎的海洋动物之一，常常被展示于各大水族馆中。另外，最近也有研究指出，栉水母可能是多细胞动物的起源，因此在动物的进化研究领域也备受关注。

研究小组对栉水母门下的“兜水母”（学名：Bolinopsis mikado）进行了室内繁殖和长期饲养，最终确立了分离兜水母栉板的生物化学方法。另外，利用转录组测序技术（RNA-seq）创建了兜水母的基因目录。以该目录作为参考数据库，通过质量分析仪鉴定出分离的栉板中所含有的蛋白质。最终，世界上首次明确了栉板中的特有蛋白质CTENO64（CTENO是栉的意思，64代表蛋白质的大小），同时还进一步发现，CTENO64仅存在于有栉动物中。

研究小组还确认，本次发现的CTENO64蛋白质存在于“Compartmenting Lamella”结构的根部区域。研究小组通过抑制兜水母幼体的CTENO64表达，来调查对栉板运动的影响。CTENO64缺失时发现栉板波动失去方向性和平面性，无法正常泳动（图）。也就是说，CTENO64对于保证栉板内的纤毛方向一致并正常波动来说是必不可少的，进而在栉水母游动时也发挥重要作用。