《Scientific Reports》：Stentor stipatus is a new unicellular species that demonstrates habituation and unique phototaxis
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本研究针对纤毛虫属（Stentor）物种多样性认知有限及其复杂行为机制不清的问题，开展了对新物种Stentor stipatus的形态、系统发育及行为学表征研究。研究人员结合18 S SSU rDNA序列分析确定了其物种独立性，并发现该物种具备对重复机械刺激的习惯化（Habituation）能力，同时表现出具有独特作用光谱的强趋光性，且其趋光反应强度存在昼夜节律性变化模式。该工作扩展了对纤毛虫属生态分布与行为特征的认知。
在广阔的淡水生态系统中，生活着一类形态引人注目、行为复杂多变的单细胞生物——喇叭虫属（Stentor）。它们如同水中的“小喇叭”，是微生物世界中的“巨无霸”，其精巧的结构和对外界刺激的灵敏反应长期以来吸引着生物学家的目光。然而，尽管分布广泛，科学家们对这一属的认知却远未完善。此前，通过18 S小亚基（Small Subunit, SSU）核糖体DNA（ribosomal DNA, rDNA）序列进行的分子系统发育研究，虽然澄清了一些曾被错误鉴定的物种和物种复合体，但迄今为止，经过系统发育手段验证的喇叭虫物种仅有十几种。这种有限的物种名录与它们在全球淡水生境中的广泛存在形成了鲜明对比，意味着大量未知的物种及其独特的生物学特性仍隐藏在自然界的角落，等待着被发现和解读。为了填补这一知识空白，探索喇叭虫属更丰富的物种多样性和行为复杂性，一项新的研究应运而生，并发表在《Scientific Reports》期刊上。
为了全面揭示这一新物种的特性，研究人员运用了多项关键技术。首先，基于形态学观察对新物种进行了鉴定和描述。其次，通过提取和分析18 S SSU rDNA序列，并构建系统发育树，进行了分子系统发育分析，以确定其物种地位及与近缘种的亲缘关系。此外，研究团队设计并实施了行为学实验，包括使用精细的机械刺激装置来测试细胞的习惯化行为，以及利用可调控波长和强度的光源来量化分析其趋光性（phototaxis）反应，并监测该反应在全天不同时间点的变化，以探究其潜在的昼夜节律调控。
研究结果通过系统的分析，得出了以下结论：
形态学、系统发育学、生态学和行为学表征：研究人员发现并描述了一种喇叭虫属的新物种，并将其命名为Stentor stipatusspec. nov.。该名称源于其细胞质中独特的深色色素颗粒，这些颗粒环绕着大核（macronucleus），同时也与分布于皮层（cortically）的绿色微藻共存于皮层部位。系统发育分析表明，基于SSU rDNA序列比较，S. stipatusspec. nov. 与其最近的亲缘种S. amethystinus是不同的物种。这确认了其在喇叭虫属中的独立物种地位。
S. stipatusspec. nov. 能够习惯化：行为学实验证明，S. stipatusspec. nov. 具备习惯化能力。当细胞受到重复的机械刺激时，其收缩反应会逐渐减弱，这表明这种单细胞生物能够学习并适应无害的重复性刺激，这是一种简单的非联想学习形式。
S. stipatusspec. nov. 表现出强烈的正向趋光性，具有独特的作用光谱：与它的近亲S.pyriformis类似，S. stipatusspec. nov. 表现出强烈的定向正向趋光性，即向光源方向运动。然而，其趋光反应的有效光波谱（即作用光谱）既不同于S. coeruleus，也不同于S. pyriformis。这表明S. stipatus可能拥有独特的光感受（photoreception）机制或色素系统。
S. stipatusspec. nov. 的趋光性强度在全天呈规律性变化：研究发现，S. stipatusspec. nov. 的趋光反应强度在全天范围内呈现出一种一致的变化模式。这种规律性的波动为潜在的昼夜节律（circadian）调控提供了证据，暗示即使是在如此简单的单细胞生物中，光导向行为也可能受到内源性生物钟的影响。
综上所述，本研究成功鉴定并全面表征了喇叭虫属的一个新物种——Stentor stipatusspec. nov.。研究不仅通过形态和分子证据确立了其分类学地位，更重要的是，深入揭示了该物种复杂的行为 repertoire。研究发现S. stipatus不仅具备习惯化这种基础学习能力，还拥有独特的趋光性作用光谱，并且其趋光行为表现出昼夜节律性变化的迹象。这些发现具有多重重要意义。首先，它直接扩展了我们对喇叭虫属物种多样性、生态分布以及行为特征的理解。其次，该研究为在单细胞生物水平上探索学习、记忆、光感受和生物节律等复杂生命现象的演化起源和细胞机制提供了一个新的、有价值的模型系统。S. stipatus所展示的习惯化能力，挑战了人们对“学习”仅限于神经系统的传统看法。而其独特的趋光光谱和潜在的节律调控，则为了解原生生物如何感知和适应其光环境（尤其是与内共生微藻的互动）开辟了新的研究途径。因此，这项工作不仅是对纤毛虫分类学的一份贡献，更是连接细胞行为学、感官生物学和生物钟研究的一座桥梁，预示着在微观生命世界中还有许多复杂的“行为”等待我们去发现和理解。
