海鞘是怎么在惊涛骇浪和湍急水流中牢牢附着在岩石上的？最近的研究发现，海鞘并不是只把粘附物质分泌出来。相反，它们有一套独特的系统：先把这些材料打包成纳米级凝聚体，再运到目的地，然后现场拆包使用。
揭开隐藏的粘附剂输送系统
浦项科技大学（POSTECH）的黄东秀教授通过研究海鞘的根状突起，揭示了一种此前未知的水下粘附材料的内部输送机制。黄教授任职于该校环境科学与工程学部、跨学科生物科学与生物工程学部及融合科学与技术研究生院。
这项研究发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。
在世界各地，“海洋荒漠化”——即由于水温升高和污染导致海藻迅速消失——正在加速。随着海底变得贫瘠，人们正努力人工培育海藻并将其移植回海洋。
然而，一个反复出现的问题是，海藻在早期生长阶段无法牢固地附着在岩石或海床上。尽管研究人员研究了海洋生物如何利用根状假根将自身稳定锚定，但这一复杂机制仍然是个谜。
海鞘如何“打包”它们的胶水
研究团队在分析海鞘假根分泌的水下粘附蛋白时发现了关键线索。他们发现，海鞘并非以简单的液态分泌粘附蛋白。相反，它们将蛋白质与金属离子结合，形成固态纳米凝聚物，并紧密包装在细胞内进行运输。
这些与铁（Fe）、铬（Cr）和钒（V）等离子配位的纳米凝聚物，被发现起到“保护壳”的作用，在蛋白质通过体内移动时保护其免受外部环境的影响。
一旦纳米凝聚物被分泌到细胞外并到达假根的角质层，其颗粒结构会重新排列，从而激活内部的粘附蛋白。
值得注意的是，研究人员观察到金属离子的作用发生了转变：它们在运输过程中有助于结构稳定，而在实际粘附阶段则会脱离并释放出来。
与贻贝不同，意义重大
这一机制不同于另一种海洋生物——贻贝的粘附策略。在贻贝中，粘附蛋白内的氨基酸“DOPA”直接与金属离子结合，产生强大的粘附力。
换言之，虽然与金属离子的结合是贻贝粘附的核心原理，但对于海鞘来说，金属离子在安全“输送”粘附材料方面发挥着关键作用。
海鞘独特地解决了如何输送粘附剂的问题，而不仅仅是粘附剂本身的成分问题。
这项研究为理解海藻在早期阶段为何常常无法稳定附着在岩石上提供了重要线索。
根据这些发现，这项研究有望帮助开发生物粘合剂，这种粘合剂可以协助海藻早期附着，或在水下环境中稳定发挥作用。
黄东秀教授说道：“营造海藻林和养殖海藻的最大挑战一直是早期附着问题，但通过这项研究，我们弄清了假根粘附系统的原理。这可能成为一个重要转折点，有助于应对气候变化、恢复海洋生态系统，甚至解决粮食安全问题。”
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