盗质体作用

盗质体作用是一种特殊的跨物种能量获取机制， 指部分异养动物在摄食藻类后， 不会消化藻类的完整叶绿体， 而是将叶绿体转运整合到自身的体细胞中， 让叶绿体在自身体内持续进行光合作用， 为自身提供能量和有机物， 是动物界极为罕见的“兼性自养”现象， 打破了动物完全依赖异养获取能量的认知。

盗质体和内共生叶绿体的核心区别： 内共生叶绿体是可遗传的， 经过长期演化整合到宿主基因组中， 每一代宿主天生自带叶绿体； 而盗质体需要每一代宿主重新从藻类中获取叶绿体， 无法通过遗传传递给后代， 属于一种临时性的跨界适应特征。

目前盗质体研究最充分的代表物种是‌黑岛肖叶螺 Costasiella kuroshimae‌， 俗称“叶羊”， 属于腹足纲囊舌目， 是一种体长仅1-2厘米的小型海蛞蝓：

叶羊

叶羊野外生态图

‌叶绿体获取与整合‌：

叶羊以特定种类的藻类为食， 进食时会消化藻类的其他组织， 仅保留完整的叶绿体， 之后通过肠上皮细胞将叶绿体转运到自身背部的皮肤细胞中， 随着叶绿体积累， 叶羊通体从半透明变为嫩绿色， 外观类似带触角的小羊， 因此得名。

‌光合作用维持‌：

整合到叶羊细胞中的叶绿体可以正常进行光反应和暗反应， 为叶羊提供有机物； 在没有藻类食物的情况下， 叶羊依靠叶绿体的光合作用可以存活长达2个月， 不需要额外进食。

核基因辅助机制‌：

长期研究发现， 叶绿体自身的基因组不完整， 需要核基因编码的蛋白维持功能； 叶羊已经通过水平基因转移， 将部分藻类的核基因整合到自身基因组中， 可以合成叶绿体需要的关键蛋白， 维持叶绿体长期功能， 这也是叶羊的叶绿体可以长期存活的核心原因， 很多其他盗质生物因为无法合成这些蛋白， 叶绿体只能存活数天。

盗质体作用机制

除了叶羊以外， 还在部分绿水螅、原生动物中发现了盗质体现象， 但这些生物的整合程度远低于叶羊， 属于不完全的盗质体。

‌演化意义‌： 盗质体作用是叶绿体内共生起源学说的直接证据， 证明真核生物可以通过吞噬整合异养生物的细胞器获得新功能， 为叶绿体从蓝细菌内共生起源的理论提供了活的演化过渡阶段案例， 证明内共生起源的路径是可行的。

‌研究价值‌： 盗质体作用为研究水平基因转移、 细胞器功能整合提供了绝佳模型， 近年来有学者尝试利用盗质体机制研发人工光合动物， 用于生物能源开发， 目前已经取得了初步进展。

最早在20世纪中期发现海蛞蝓的盗质体现象， 直到2008年， 美国学者通过基因组测序确认叶羊已经整合了藻类的光合核基因， 解决了长期以来“叶绿体如何在动物细胞中长期存活”的争议， 2020年后的进一步研究显示， 叶羊的盗质体机制还参与了渗透压调节， 提升了叶羊对多变浅海环境的适应能力。