本研究由俄罗斯科学院南部海洋生物研究所（A. O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS）的Iu.S. Baiandina、M.P. Kirin和O.V. Krivenko合作完成，成果发表于2022年的《Journal of Sea Research》第180卷，文章标题为《Black Sea Mnemiopsis leidyi (Ctenophora) adult locomotion and light-induced behavior in laboratory experiments》。该研究通过实验室实验揭示了黑海栉水母（Mnemiopsis leidyi）成体对光刺激的行为反应及其运动特征，填补了栉水母光感应行为研究的空白。

学术背景

栉水母（Ctenophora）作为最古老的后生动物分支之一，其神经肌肉系统具有独立于其他动物的演化路径（Moroz et al., 2014）。尽管形态学和基因组学数据表明栉水母具备光感知能力（如存在感光细胞和视蛋白基因表达），但其对光刺激的具体行为反应尚未被系统研究。Mnemiopsis leidyi是一种以纤毛运动为主的栉水母，其幼体已表现出负趋光性（Baiandina, 2020），但成体的光响应机制尚不明确。本研究旨在通过实验室实验量化黑海M. leidyi成体在光照变化下的运动行为特征，并探讨其生态学意义。

研究流程与方法

1. 样本采集与分组

研究团队于2019年2月至6月在黑海塞瓦斯托波尔的Martynova Bay采集了104只M. leidyi成体，按体长分为三组：大型（>80 mm）、中型（60–80 mm）和小型（<60 mm）。样本在200升透明水槽中适应12小时黑暗环境后开展实验。

2. 实验设计

实验采用梯度光照系统，设置四个光照区域（ROI）：高强度（ROI 1: 2–12 μE m⁻² s⁻¹）、中强度（ROI 2: 1–6 μE m⁻² s⁻¹）、低强度（ROI 3: 0.5–2 μE m⁻² s⁻¹）和黑暗（ROI 4: <0.2 μE m⁻² s⁻¹）。光照源为LED芯片，通过辐射传感器（QSL2101）精确控制强度。实验分为两个阶段：
- 第一阶段（4月）：测试低光照梯度（0.08–2 μE m⁻² s⁻¹）下的行为反应，记录10分钟、30分钟和50分钟后的运动数据。
- 第二阶段（5–6月）：将光照强度提高6倍（ROI 1达12 μE m⁻² s⁻¹），观察瞬时反应及1小时内的适应性变化。

3. 数据采集与分析

使用Nikon D5300相机以2秒间隔拍摄运动轨迹，并通过自主开发的软件Ctenophoratrack（已获俄罗斯国家计算机程序注册证书）分析运动速度、方向及区域停留时间。该软件结合ImageJ插件（WRMTrck_batch）实现坐标追踪，统计参数包括平均速度、最大速度及运动向量。数据分析采用非参数统计方法（Kruskal-Wallis检验和Mann-Whitney U检验）。

主要结果

1. 光刺激的瞬时反应：光照开启后，所有体长组个体在ROI 1区域的运动速度显著提升（p=0.0001），最大瞬时速度达40.5 mm/s（大型个体），表现出典型的“逃逸反应”。但2分钟后速度迅速下降，1小时内恢复至基线水平（小型个体平均0.7±0.84 mm/s，大型个体0.18±0.19 mm/s）。
   
2. 运动模式差异：小型个体以垂直运动为主（占62%时间），速度显著高于大型个体（p=0.001）；大型个体则偏好水平运动（61%时间），推测与捕食策略相关。
   
3. 无方向性趋光行为：运动向量分析未发现个体朝向或远离光源的定向移动，表明成体M. leidyi对光的反应为非方向性应激，与幼体的负趋光性形成对比。
   

结论与意义

本研究首次量化了M. leidyi成体对光刺激的行为响应，揭示其光感应机制具有瞬时性和非方向性特征。科学价值体现在：
1. 演化生物学：支持栉水母感光能力的独立演化假说，为神经系统的起源研究提供新证据。
2. 生态学应用：解释了黑海M. leidyi成体昼夜垂直迁移的驱动因素可能非光主导，而需结合其他环境变量（如温度、猎物分布）。
3. 方法学创新：开发的Ctenophoratrack软件为浮游动物行为研究提供了高效分析工具。

研究亮点

1. 关键发现：光照触发瞬时逃逸反应，但成体缺乏幼体的趋避行为，表明光响应策略随生命周期变化。
   
2. 技术新颖性：自主开发的行为分析算法实现了高精度运动追踪，解决了传统手动分析的效率瓶颈。
   
3. 跨尺度设计：结合季节差异（2–6月）和体长分组，揭示了行为可塑性对生态适应的意义。
   

其他价值

研究建议未来需结合基因组学（如视蛋白基因表达差异）深入解析光转导机制，并扩展至其他栉水母物种以验证普遍性。此外，光照阈值可能受季节适应性影响，需在更广环境梯度下验证。