作者：嚴融怡(生圖志工)
問：Hello，Petty，聽說近期在中研院生命科學圖書館要展出珊瑚方面的特展，我聽說近幾年海洋氣候變遷加劇的情形之下，無論是珊瑚還是水母等動物都被科學家所日益重視，網路上也常常會出現這兩類動物的介紹，我總覺得水母、珊瑚與海葵都有一些相似，請問牠們之間有關連嗎？
答：Grad，你說的這些動物，牠們之間確實有關連喔。牠們都是屬於刺絲胞動物（Cnidaria）又稱刺胞動物門，泛稱刺胞類。這是真後生動物亞界下的一個門，當中包括約1.6萬個物種，例如水母、水螅、珊瑚、海葵等水生動物，其棲息水域主要是鹹水區域，但也有淡水物種。在舊的生物分類體系當中，刺絲胞動物門原本和櫛板動物門(也就是櫛水母類)一起組成腔腸動物門（Coelenterata），刺絲胞動物常常具有構造相對簡單的單一向內凹陷的體腔，來作為其消化腔，這也是牠們最初被敘述為『腔腸動物』的原因。但後來櫛水母被發現與其他腔腸動物相差甚多，曾經有一段時間櫛水母被分類到腔腸動物門下的無刺胞亞門（Acnidaria），但後來正式獨立出去成為櫛板動物門(Ctenophora)。
問：嗯，刺胞動物門的各個物種之間確實具有滿相像的部分，但是感覺形態上卻也琳瑯滿目、極為多元。尤其，我覺得水母的移動能力比海葵、珊瑚等動物要強多了，為什麼水母偏向在海洋中自由移動，而海葵與珊瑚卻是偏向固著呢？
答：其實海葵也還是會有一部分的移動能力，尤其像是奶嘴海葵(Entacmaea quadricolor)或是常被水族玩家戲稱為垃圾海葵的美麗海葵(Aiptasia pulchella)都是比較常被觀察到會移動的海葵。不過，比較起來，水母確實移動能力是最強的，而且能夠在海洋當中移動很遠的距離。事實上，水母在生命週期中幼年階段的水螅型，也會如同珊瑚、海葵一般固著在海床。只是珊瑚、海葵從最初的幼蟲成長到花朵形狀的水螅型之後，原則上就不再輕易移動，並且終其一生維持這樣的水螅型狀態。珊瑚和海葵都隸屬於Anthozoa，中文翻譯為『珊瑚綱』，而日語翻譯為『花蟲綱』則比較生動，也比較符合原始意涵，因為在希臘語當中的antho-就是源自希臘語『anthos』，意思為『花朵』，用來形容珊瑚蟲觸手排列如同花冠狀的結構，而『-zoa』的結尾則是古希臘語『複數形式的動物』。水母則在其生活史後期不會繼續依循著水螅型的型態，而會轉變成水母型。過去曾有科學家研究，珊瑚、海葵雖然與海月水母有三分之二的基因表現模式是相同的，然而約有三分之一在海月水母當中特有表達的基因在珊瑚和海葵的基因組中都沒有匹配的基因，因此這代表海葵與珊瑚都缺乏水母型游泳所必需的肌肉、感受器等特定結構的基因。而水母在生長發育過程當中，由水螅體向水母型的轉變需要保守基因和新的水母特有基因的組合；雖然牠們並沒有基因組區域專責產生水母型階段的能力，但參與刺絲細胞發育的基因排列在刺胞動物基因組中剛好是高度結構化與保守的；因此，它代表了一個種系基因簇(phylotypic gene cluster)的作用。刺絲胞動物門當中的物種相當多元，事實上牠們在基因組組織、基因集以及體型形成調控方面的多樣性極高，門內遺傳差異幾乎相當於原口動物和後口動物演化支的變異總和。所以這可能也是你覺得這些刺胞動物的型態非常琳瑯滿目的原因。
問：嗯，說到型態，我覺得我前一陣子在北海岸金山中角灣看到的僧帽水母，真的頗像是古代僧侶的帽子，有時候牠們的外型也有點像大航海時代的風帆戰艦的感覺。牠們應該是非常特殊的水母吧？
答：僧帽水母確實很特殊，而且英語當中稱呼為Portuguese man o' war就是稱呼為『葡萄牙戰艦』。不過僧帽水母其實不是水母，而是管水母，同樣是刺絲胞動物當中很特殊的一群。牠其實是一個包含水螅體及水母體的群落，只是兩者高度而密切的相互合作著。
問：哇喔，原來僧帽水母不是水母。你剛剛提到的海月水母，好像最近也有在花蓮港出現大發生的爆量情形。我記得海月水母的天敵不少，在海洋當中包括翻車魚、棱皮龜、缽水母綱的荷包蛋水母(Phacellophora camtschatica)、甚至是某些海鳥等等。牠們又是如何能夠維繫如此多的數量呢？
答：海月水母的天敵固然很多。不過海月水母也有牠們相當獨特而有效率的生殖方式。牠們在繁殖的最初，會由雌性水母與雄性水母同時將卵子和精子釋放到水中，受精後的子代會在合適的底層環境中並成長為水螅狀幼體，之後水螅狀幼體又會再次無性分裂出許多能夠獨立自由游泳的水母型幼體，這種繁殖策略結合了有性生殖與無性生殖，使得牠們既保障了基因多樣性，又能確保以多取勝的策略，使得牠們能在強敵環伺的海洋當中持續保持其競爭力。不過，最近海月水母在花蓮港附近海域大量增生的原因還有待研究，近幾年世界各地有某些水母群大量增生的案例也常常被認為與氣候暖化有著千絲萬縷的關係，像是水溫增高所造成含氧量變少的情形可以讓耐受低氧環境的水母變得更具生存優勢。
問：對了，最近這幾年我一直常在一些網路影片和文章中看到燈塔水母被提及，好像有些科學家將牠們視為長生不老的希望，這是什麼原因呢？
答：是的，燈塔水母最近幾年真的很常出現在一些科學網頁與報章雜誌當中。燈塔水母屬(Turritopsis)的物種自1857在世界各地被廣泛鑑定為Turritopsis nutricula 甚至 Turritopsis dohrnii也常被視為Turritopsis nutricula的同義詞；然而，近幾年的研究顯示不同種群的燈塔水母在水母型和水螅型均有不同的形態和生活史，這個屬下面其實有多個物種。根據史密森尼學會(Smithsonian Institution)的資料顯示，Turritopsis dohrnii最早在義大利那不勒斯被描述，但至今已在世界上多個地區包括：北美、巴拿馬運河入口以及日本南部等地被發現，只不過牠們的族群似乎有些靜默，其外來族群似乎沒有對進入地區造成顯著的影響。其中，過去有人研究發現燈塔水母屬當中約只有三個物種在繁殖後能夠回春，然而只有Turritopsis dohrnii是唯一能在生殖後階段依然維持高恢復潛力（高達100%）的物種，其他兩種燈塔水母在成熟後逆轉能力會急劇下降；因此只要沒有外力掠食或破害，Turritopsis dohrnii理論上近乎達到永生。這種燈塔水母可能具有更有效的DNA複製機制和修復系統。活性氧引起的氧化壓力常會改變細胞穩定態並導致內部損傷，例如增加基因組不穩定性。而燈塔水母內部有一些變化可能會影響調節氧化壓力反應的分子機制，牠具有一些特定基因的擴增可能賦予牠免受內源性和外源性因素造成的DNA損傷累積的影響。另外，儘管刺胞動物端粒序列與脊椎動物相同，但是Turritopsis dohrnii的端粒酶(telomerase)和端粒特異性保護蛋白複合體(shelterin)的複合物存在幾種變異。這些變化可能有助於減少端粒磨損，進而增強細胞可塑性。因為在一般的多細胞生物當中，端粒有其固定量，當細胞分裂愈多次，就會愈發損耗端粒，直到無可損耗，細胞就會啟動凋亡機制；而燈塔水母引人入勝的地方即在於牠有效避免了端粒的損耗。只是即便是這樣，燈塔水母也不是真正的長生不老，牠比較傾向於返老還童，這一過程有點是讓你生命再重走一遍，一切又重頭開始了，這和某些人的嚮往可能還是不太一樣的。但是無疑地，這仍然給予了科學家針對生物老化和衰亡等機制有了全新的視野和更多無窮的想像。我們今天討論到不少水母相關的知識，其實刺絲胞生物也是我們相當寶貴的生物資源。以水母來說，過去以來，光是牠們的毒素研究也同樣啟發著我們的科學進展，像是有科學家也曾從水母毒素的研究當中試圖發展某些局部抗發炎免疫調節療法等等。所以這也是為何保護海洋生物多樣性與海洋生態保育相當重要的原因。
引用資料與延伸閱讀：
- 【影片】與珊瑚海葵同類，為什麼只有水母會游泳？ ─ 客觀日本
- 地球過熱生態失衡 以色列地中海岸水母爆大量 ─ 環境資訊中心
- 海月水母(月亮水母) (Aurelia aurita) ─ 愛自然-臺灣(iNaturalist Taiwan)
- 海月水母神奇的繁殖策略 ─ 《國家地理》雜誌
- 玉子日記｜有如戰艦一般的奇特生物—僧帽水母 ─ Home Run Taiwan
- 能否長生不老？ 燈塔水母給答案 ─ 人間福報
- Medusozoan genomes inform the evolution of the jellyfish body plan ─ Nature Ecology & Evolution volume 3, 811–822 (2019)
- Turritopsis dohrnii ─ Smithsonian Institution
- Comparative genomics of mortal and immortal cnidarians unveils novel keys behind rejuvenation ─ PNAS 2022 Vol. 119 No. 36 e2118763119
- Immunological and Toxinological Responses to Jellyfish Stings ─ Inflamm Allergy Drug Targets. 2011 October ; 10(5): 438–446.