夏威夷短尾魷魚（學名：Euprymna scolopes），又稱夏威夷短尾烏賊，是四盤耳烏賊屬的一種，屬于短尾烏賊科，原產于大平洋中部夏威夷到中途島的淺海海域。從出生到性成熟需要80天。在野外，夏威夷短尾魷魚主要以蝦類為食。
形態特征
這種魷魚身長可達30毫米，重量最大可達2.67克。雖然游弋在美國夏威夷沿海水域的是一種大小只有半個大拇指般的小家伙。但是這種魷魚卻擁有一種其他動物很難與之匹敵的絕技：在它的下腹部有一個能夠向外照射的“閃光燈”。
體內物質
研究小組注意到這種魷魚體內形成的一些蛋白質含有一種奇異的氨基酸化合物，其中包括6種通常非常罕見的氨基酸的多個副本，特別是酪氨酸和甲硫氨酸，以及4種很少見的氨基酸。研究人員很快發現這些蛋白質可以在魷魚的反射組織中找到。一系列重復的實驗表明，這些被研究小組稱為反射物的能夠反射光線的蛋白質是由10種化合物構成的，其作用就像一面完美的鏡子。馬薩諸塞州Woods Hole海洋生物學實驗室的海洋生物學家Roger Hanlon說，“這些動物很可能具有地球上最神奇的皮膚。”他說，這是科學家第一次在魷魚或章魚體內鑒定出一種具有反射功能的蛋白質。Hanlon認為這些蛋白質能夠幫助魷魚向下反射光線，從而與水面射來的光線相稱，最終在來自下方的掠食動物面前有效地偽裝自己的輪廓。在夏威夷短尾魷魚體內，這種毒素能促進一種發光器官的發育，這種器官能夠模擬星光來騙過深海中的捕食者。這種魷魚出生時只有米粒的一半大小，因此它們必須有來自海洋的產毒素細胞的幫助才能發育完全。魷魚背部的發光器官很容易讓細菌寄生，并因此促進了這個器官功能的發育。
會發光的原因
夏威夷短尾魷魚好像是另一種發光頭足綱。因此，人們會認為，和其他的近親一樣，夏威夷短尾魷魚也是利用發光器官來捕食、通訊以及逃避潛伏于其下的捕食者的目光。但是，這一認識完全錯了。夏威夷短尾魷魚并非是自己發光，它們是依靠一種發光細菌而發出光芒，這種發光細菌則寄生于夏威夷短尾魷魚所謂的發光體內。為了獲得避難所和穩定的營養來源，發光細菌為夏威夷短尾魷魚提供發光能力，兩者之間是相互利用的共生關系。這種關系在夏威夷短尾魷魚一出生就已經存在了。夏威夷短尾魷魚出生后，就會立即從周圍的環境中獲取發光細菌，而發光細菌則通過殖民的過程幫助夏威夷短尾魷魚產生發光器官。研究表明，夏威夷短尾魷魚為了匹配向下發出的光線以躲避潛伏于其下的捕食者的目光，它們甚至會控制由細菌所發出的光線的亮度。
共生關系
夏威夷短尾魷魚與生物發光細菌Aliivibrio fischeri之間存在共生關系，這種細菌生活在十腕總目的外套膜中的特殊發光器官中。這些細菌通過墨魚目提供的糖和氨基酸溶液進行生活，并通過匹配外套膜頂部受到的光量來隱藏烏賊的輪廓（逆光照明）。夏威夷短尾魷魚是動物-細菌共生的模式生物，其與A. fischeri的關系已經得到了仔細的研究。生物發光細菌A. fischeri在夏威夷短尾魷魚種群中是通過水平傳播的。幼魚缺乏這些必要的細菌，必須在充斥著其他微生物的海洋世界中仔細選擇它們。為了有效地捕獲這些細胞，夏威夷短尾魷魚對細菌的主要細胞壁成分——肽聚糖產生黏液。這些黏液淹沒了發光器官六個孔周圍的纖毛區域，并捕獲了大量的細菌。然而，通過某種未知的機制，A. fischeri能夠在黏液中擊敗其他細菌。當A. fischeri細胞在黏液中聚集時，它們必須利用它們的鞭毛穿過孔道，進入發光器官的纖毛導管，并忍受宿主因素的另一輪攻擊，以確保只有A. fischeri能夠定居。除了不斷的宿主產生的流體將運動能力受到挑戰的細菌排出孔道外，一些活性氧物質使環境變得難以忍受。魷魚鹵化過氧化物酶是塑造這種微生物殺滅環境的主要酶，使用過氧化氫作為底物，但A. fischeri已經進化出了一個外周過氧化物酶，可以在被魷魚鹵化過氧化物酶使用之前捕獲過氧化氫，從而間接抑制酶的活性。一旦通過這些纖毛導管，A. fischeri細胞繼續向前游向前房，一個大的上皮襯里的空間，并定居在狹窄的上皮隱窩中。這些細菌依靠宿主提供的氨基酸和糖在前房中生存，并在孵化后的10到12小時內迅速填滿隱窩空間。每秒鐘，一個幼魚通過外套腔通風約2.6毫升（0.092盎司）。每次通風只有一/100萬分之一的A. fischeri細胞存在。增加的氨基酸和糖滋養了A. fischeri的代謝需求，12小時后，發光達到頂峰，幼魚能夠在孵化后不到一天的時間內進行逆光照明。發光對細菌細胞來說需要大量的能量。據估計，它需要細菌細胞20%的代謝潛力。非發光的A. fischeri菌株在與發光野生型相比確實具有明顯的競爭優勢，然而在夏威夷短尾魷魚的發光器官中從未發現非發光突變體。事實上，實驗程序表明，去除A. fischeri中負責發光的基因會大大降低定居效率。具有功能性熒光酶的發光細胞可能對氧氣具有更高的親和力，而不是對過氧化物酶，從而抵消了過氧化物酶的毒性作用。因此，人們認為發光可能是細菌中一種古老的氧氣解毒機制。盡管夏威夷短尾魷魚付出了大量努力來獲取發光的A. fischeri，但宿主魷魚每天大部分細菌都會排出體外。這個過程被稱為“排泄”，每天清晨黎明時分發光器官中的A. fischeri多達95%都會被排出。這種行為對細菌沒有任何好處，對魷魚本身的好處也不太清楚。一個合理的解釋是，維持一個發光細菌群落需要大量的能量。在白天，當魷魚處于不活躍和隱蔽狀態時，發光是不必要的，排出A. fischeri可以節約能量。另一個更具有進化重要性的原因可能是，每天排泄確保了A. fischeri對特定宿主的進化特異性，但又能在發光器官外生存。由于A. fischeri在夏威夷短尾魷魚中是水平傳播的，保持它們在開放海洋中的穩定種群對于為未來的魷魚代際提供功能性發光器官至關重要。
生活習性
當受到光刺激時，發光器官會產生電響應，這表明該器官作為光感受器，使宿主魷魚能夠對A. fischeri的發光做出反應。額外眼囊與眼睛合作監測下行光和逆光照明產生的光，因此當魷魚在不同深度移動時，可以保持適當的發光水平。根據這些信息，魷魚可以通過調整墨囊的強度來調整發光的強度，墨囊在發光器官周圍起到了隔膜的作用。此外，發光器官包含一系列獨特的反射器和透鏡組織，幫助將光從上向下通過外套膜反射和聚焦。胚胎和幼魚的發光器官在解剖上與眼睛有著明顯的相似之處，并且表達了幾個與哺乳綱胚胎眼睛發育相關的基因（例如eya、dac），這表明魷魚的眼睛和發光器官可能使用相同的發育“工具包”形成。隨著下行光的增加或減少，魷魚能夠相應地調整發光，甚至在多個光強度周期內。
參考資料 >