探秘甲壳类动物的新成果
（一）甲壳类十足目动物探秘的新信息
1．探索十足目青蟹繁育的新进展
“中国青蟹之乡”实现规模化苗种繁育。[106]2023年3月23日，中国新闻网报道，青蟹肉质细嫩、味道鲜美、营养丰富，是浙江人餐桌上最受欢迎的海鲜之一。连日来，在台州三门青蟹研究院繁育基地，300余只种蟹进入抱卵关键期，即将实现大规模同步抱卵。
宁波大学海洋学院吴清洋博士在接受采访时说：“我们已初步建立高质量抱卵蟹规模化培育技术体系，抱卵率达70%，这批三门原产地种蟹4月可进入幼苗培育期，5月将迎来大量优质苗种上市。”
据了解，作为浙江省海水养殖第一大县，三门县青蟹养殖面积达15万亩，被誉为“中国青蟹之乡”。然而，优质苗种稀缺，一直是制约三门青蟹养殖产业健康可持续发展的难题。三门县水产技术推广站站长陈丽芝介绍说，三门青蟹养殖大多依靠浙江省外野生苗，野生苗受自然因素影响较大，品质和产量都不稳定，还存在非繁殖季无苗可养的问题。
为进一步提升青蟹养殖效益，2022年，三门县联合吴清洋团队，在三门青蟹研究院繁育基地探索保种促熟技术进行人工育苗，经过试验，成活率、品质等已达到规模化繁育要求。走进该繁育基地，一个个蟹苗培育池排列有序，绵密的小气泡咕咕作响。池底，一只只种蟹爬行自如，富有生命力。
吴清洋说，通过水质调控、生物饵料搭配与优化以及盐度和光照程序化调控等技术，种蟹抱卵率提高至70%，抱卵时间从原先的1个月缩短到10天至20天。他接着说，人工苗与野生苗相比有很多优点。人工苗可比野生苗至少提前1个月出苗，且抱卵率、成活率均高于野生苗。同时，人工苗3个月左右可繁育一茬，除冬季外都能养殖，三门青蟹的产量和品质都能得到较大提升。
2．探索十足目对虾与枪虾的新进展
⑴成功破译南美白对虾基因组。[107]2019年1月24日，中国科学院海洋研究所相建海研究员和李富花研究员等专家组成的研究团队，在《自然·通讯》网络版发表论文称，他们历时10年，成功破译凡纳滨对虾即南美白对虾的基因组，并获得高质量的对虾基因组参考图谱。
相建海介绍，对虾基因组是世界上公认的高复杂基因组，研究团队尝试了从一代到三代的各种基因组测序平台及各种组装软件，最终完成了凡纳滨对虾的全基因组测序和组装，并获得了高质量的对虾基因组参考图谱。
通过分析发现，凡纳滨对虾共有约24亿个碱基对。以1～6碱基为单位多次重复的简单串联序列占对虾基因组的23.93%以上，是目前已测基因组物种中含量最高的，这也是对虾基因组高复杂性的根本原因。
此外，研究人员在对虾基因组上发现了两大结构特征：大量的物种特异性基因和大量的串联重复基因，这可能与对虾科的特异性进化有密切联系。
李富花表示，对虾基因组的破译，为甲壳动物底栖适应和蜕皮等研究，提供了重要理论基础和数据支撑，同时也为对虾基因组育种和分子改良工作提供了重要基础平台。
据了解，凡纳滨对虾作为四大养殖虾类之首，其全球年产量达416万吨，具有非常重要的经济价值。我国的凡纳滨对虾产量占全球的四分之一以上。由于种质资源匮乏，我国每年需从国外引进大量凡纳滨对虾苗种。
李富花说：“凡纳滨对虾基因组的破译，将有力促进我国对虾分子育种和全基因组育种的发展，产生我国自主培育的凡纳滨对虾品种，推动我国水产养殖种业发展。”
⑵发现枪虾闭合螯能够产生冲击波。[108] 2018年1月，一个由生物学家组成的研究小组，在《当代生物学》杂志上发表论文称，几十种不到10厘米长的枪虾，看上去可能并不像是可怕的对手。然而，他们研究却发现，枪虾的螯闭合得非常迅速而有力，以至于其产生的声音比枪声还响，同时在水中创造的冲击波会把鱼类、蠕虫和其他猎物震晕。
不过，虾的螯从简单地夹住东西，到超级快速地抓住猎物，这一进化步骤对科学家来说一直是个谜。如今，该研究小组详细分析了114种虾的螯构造，包括约十几种已知的枪虾。结果，他们发现了两种迄今为止不为科学界所知的新螯关节。
第一种是简单的滑动关节。一种微小的脊帮助螯保持打开状态，直到足够的压力将其突然关闭，这种结构在一些小折刀中很常见。这使螯闭合的速度，比正常情况要快许多。
第二种是被称为斜拉滑动关节的修正版，即脊帮助枪虾把螯完全打开。这使得枪虾在螯部肌肉中累积令人难以置信的张力。随后，二次肌肉运动将张力释放，致使枪虾以极快的速度把螯闭合，并且产生冲击波。
（二）甲壳类磷虾目与口足目动物探秘的新信息
1．探索磷虾目南极磷虾的新进展
完成南大洋宇航员海磷虾的调查。[109]2020年1月7日，新华社报道，中国第36次南极考察队当天凌晨顺利完成宇航员海海域第29次磷虾拖网作业。这也是宇航员海科考的最后一次磷虾拖网采样作业。
搭乘“雪龙”2号极地科考破冰船的科考队员，2019年12月10日在宇航员海进行首次磷虾拖网取样，获取本次科考的第一批南极磷虾样品，同时开展了相应的磷虾基础生物学测量。此后科考队员又陆续进行了28次取样，在宇航员海海域共获得磷虾样品约25公斤。
通过29次磷虾拖网作业，科考队员在调查海域发现了南极大磷虾产卵群体和未成体样品，对宇航员海磷虾的种群分布情况有了基本认知。后续将结合科研鱼探仪的声学数据，对调查海域的磷虾生物量作进一步评估，并从生物学角度对其年龄结构等展开进一步研究。
磷虾是南大洋食物链上的重要一环，南极的鲸、海豹，以及企鹅等鸟类均以磷虾为主要食物。航行在南大洋上，不时能看到海鸟在水面捕食，鲸在水中追逐，这表明可能有磷虾群存在。
据介绍，本次宇航员海生态系统调查，包括海洋浮游生物、游泳生物、底栖生物、鸟类和哺乳动物等各个类群，磷虾是重要一环。本次磷虾调查顺利实施，为系统掌握宇航员海的生物群落特征、提升对南极海洋生态系统的认知奠定了良好基础。
2．探索口足目虾蛄的新进展
发现虾蛄具有特殊的视觉系统。[110]2014年1月24日，生物学家汉氖·寿恩及其同事组成的一个研究小组，在《科学》杂志上发表文章，解答为什么虾蛄的眼睛有12种不同类型的光感受器，而只需要4～7种光感受器就能够编码阳光下的每一种颜色。他们这项研究，揭示出一个先前尚未记录过的独特的颜色视觉系统，表明虾蛄正是依赖于这种视觉系统实现颜色识别的。
该研究小组把食物奖励与各种颜色进行相关搭配并发现，尽管虾蛄有着数目令人费解的光感受器，但该生物不能轻易地区分某些较相似的颜色。为了说明这种情况，研究人员提出，虾蛄通过用它们的12种光感受器，每一种光感受器设定有一种不同的敏感度来扫描物体，可避免复杂的神经处理需要。
研究人员说，人的眼睛，有可向脑部发送信号以进行比较的3种类型的光感受器。虾蛄与此不同，它的眼睛可产生一种几乎立刻识别作为一种颜色的模式。因此，虾蛄会失去某些在颜色间进行区分的能力。例如，这些甲壳动物可能无法区分浅橙色和暗黄色。但虾蛄无须在它们的脑中比较可见光谱的波长，而能快速地识别基本的颜色。
据研究人员披露，这种妙招可能会节省虾蛄一些精力，并赋予它在其栖息的一个极端富有争斗性及色彩丰富的珊瑚礁世界中占有优势。
（三）甲壳类等足目动物探秘的新信息
1．探索等足目海洋蛀木水虱的新进展
揭示海洋蛀木水虱体内能分解木头酶的结构功能。[111] 2013年7月，英国约克大学新型农产品研究中心克拉克·麦森教授领导，朴次茅斯大学的结构生物学家约翰·麦克吉汗博士，以及美国国家可再生能源实验室科学家参加的一个研究小组，在美国《国家科学院学报》上发表研究论文称，他们使用先进的生物化学分析方法和X射线成像技术，找出海洋蛀木水虱体内能分解木头的酶，并揭示出它的结构和功能。研究人员表示，这一研究成果，将帮助人们在工业规模上再现这种酶的效能，以更好地把废纸、旧木材和稻草等废物，变成液体生物燃料。
为了用木材和稻草等制造液体燃料，人们必须首先把组成其主体的多糖分解成单糖，再将单糖发酵。这一过程很困难，因此，用此方法制造生物燃料的成本非常高。为了找出更高效而廉价的方法，科学家把目光投向了能分解木材的微生物，希望能研究出类似的生产工艺。
蛀木水虱是海洋中的一种小型甲壳动物，会蛀蚀木船底部、浮木、码头木质建筑的水下部分等。研究人员在蛀木水虱体内，找到一种可以把纤维素变成葡萄糖的酶，它拥有很多非比寻常的特性。他们也借用最新成像技术，厘清了这种酶的工作原理。
麦森表示：“酶的功能由其三维形状所决定，但它们如此小，以至于无法用高倍显微镜观察它。因此，我们制造出了这些酶的晶体，其内，数百万个副本朝同一方向排列。”
麦克吉汗表示：“随后，我们用英国钻石光源同步加速器朝这种酶的晶体，发射一束密集的X射线，产生了一系列能被转化成3D模型的图像，得到的数据，让我们可以看到酶中每个原子的位置。美国国家可再生能源实验室的科学家接着使用超级计算机，模拟出酶的活动，最终，所有结果向我们展示了纤维素链如何被消化成葡萄糖。”
研究结果，将有助于科学家们设计出更强大的酶，用于工业生产。尽管此前，科学家们已在木质降解真菌体内发现了同样的纤维素化合物，但这种酶对化学环境的耐受力更强，且能在比海水咸7倍的环境下工作。这意味着，它能在工业环境下持续工作更长时间。除了尽力从蛀木水虱中提取这种酶之外，研究人员也将其遗传图谱转移给了一种工业微生物，使其能大批量地制造这种酶，他们希望借此削减将木质材料变成生物燃料的成本。
英国生物技术与生物科学研究理事会，首席执行官道格拉斯·凯尔表示：“最新研究既可以让我们有效地利用这种酶把废物变成生物燃料，也能避免与人争地，真是一举两得。”
2．探索等足目深海水虱的新进展
破译首个深海甲壳动物深海水虱的基因组。[112] 2022年6月，中国科学院海洋所李富花研究员与李新正研究员共同负责的研究团队，在《BMC生物学》杂志上发表论文称，他们破译了国际上首个深海动物深海水虱的基因组，并揭示了深海水虱体型巨大化和深海寡营养环境适应的独特分子遗传机制。
据悉，此研究是继深海软体动物和深海管虫等深海物种之后，首次报道深海甲壳动物基因组，为揭示甲壳动物独特的深海环境适应性进化和遗传机制提供了重要分子证据。
据了解，等足类是甲壳动物中少有的既包含水生、半陆生和完全陆生物种，也包含深海和浅海物种的类群。不同生态位的类群在体型上存在巨大差异，其中，深海等足类呈现出体型巨大化现象。
理论上讲，深海环境极其恶劣，其寡营养环境不利于巨型生物的生存，因其需要更多的绝对能量。深海水虱是深海巨型等足类的代表性物种，它们因保持世界上最长的绝食时间纪录（5年以上）而广受关注。深海水虱基因组的破译，为揭示巨型甲壳动物适应深海寡营养环境的独特分子机制提供了重要基础。
（四）甲壳类端足目与颚足纲动物探秘的新信息
1．探索端足目海洋动物的新发现
发现端足目海洋动物能利用纳米技术进行伪装。[113]2016年11月，美国杜克大学劳拉·巴格主持，他的同事以及史密森学会专家参与的研究小组，在《当代生物学》杂志发表论文称，他们发现，栖息在中层水域的甲壳类端足目动物，其腿部和躯干上有抗反射涂层，可以抑制光线反射，从而避免由于光线反射进入饥饿灯笼鱼的视线范围。
许多生活在阳光无法企及的深海中的生物，进化出透明的身体，这样一来，仰视的捕食者不容易发现它们。但它们仍无法避开具有生物发光“探照灯”的捕食者。例如，灯笼鱼身体上长有微型发光器官，发生化学反应时可以制造光线，从而形成生物发光。
奇怪的是，这些抗反射涂层似乎是细菌组成的。该研究小组利用电子显微镜进行观察，发现这些端足目动物的身体上覆盖着一层均匀球体涂层，这些微型球体直径小于光波长。巴格指出，微型球体涂层可以减少光线反射，其原理类似于录音棚墙壁上的蓬松毡毯，能够有效消弱回声。
探测不同端足目动物，发现这些微型球体直径在50纳米～300纳米之间，但研究人员发现直径110纳米的微型球体抑制光线反射的效果最佳，能抑制光线反射250倍。研究小组认为，这种球体是活体细菌，因为它们有时与生物薄膜连接在一起。
2．探索甲壳类颚足纲动物的新发现
首次发现甲壳类颚足纲深海动物新物种。[114]2015年11月，中国科学院海洋研究所副研究员沙忠利带领的研究团队，在《动物分类学》杂志上发表论文称，他们在深海甲壳动物多样性研究上取得重要进展，从冲绳海槽水深1200多米的热液区发现了甲壳动物蔓足类新物种。这一重大发现，在我国尚属首次，填补了生物进化的甲壳类动物研究空白，也是“科学”号科考船在深海探索中的重要发现。
据悉，该研究团队在中国科学院海洋先导专项冲绳热液航次采集的大型生物标本中，发现了形态特征特别的铠茗荷标本，其柄部没有鳞片，头部具有附板，与铠茗荷目中现有5科的特征存在明显差异，为有柄类向无柄类演化的中间类群。
研究团队据此建立了一个新科：原深茗荷科，一个新属：原深茗荷属，一个新种：原深茗荷。据悉，铠茗荷目属于甲壳动物亚门颚足纲蔓足亚纲围胸总目，全世界已报道有5科45属300余种。
深海物种多样性是国际研究的热点，但由于深海样品采集困难，多样性研究进展缓慢。在中国科学院海洋先导专项及国家基金委面上项目基金等资助下，沙忠利研究团队自2014年以来，陆续在一些分类学杂志上发表上了8篇关于深海甲壳动物多样性的文章，已发现深海蔓足类、等足类和十足类等甲壳动物1个新科、2个新属、8个新种。
