科學月刊全文資料庫
發行日期：1996、02
＃期號：0314
＃專欄：
＃標題：小丑魚與海葵的共生
＃作者：梁楹佳
ps:是由網路轉載 圖表已不見 不過作者有說明圖表的出處 有興趣者可自行參考
小丑魚與海葵共生時，小丑魚對海葵的防衛機制如何？根據相關學者所發表的報告與實驗加以探究，共生的小丑魚對海葵的防衛機制，主要和小丑魚體表的黏膜有關，但黏膜上的「保護物質」是何種成分目前並不清楚，其來源仍有爭議。
小丑魚藉由辨識海葵產生的化學物質，找到共生種類的海葵，緊接著必需經過一段馴化過程，馴化後的小丑魚變得可以防衛海葵；馴化過程中小丑魚與海葵的接觸，使黏膜產生改變。較多的生物學者相信在小丑魚與海葵共生時，小丑魚的黏膜上產生一種分子擬態的作用，使小丑魚接近海葵時，不會被認為是「非自身」的物質而加以攻擊。
在兩者的共生關係中，海葵藉著小丑魚的協助，移除身上的寄生物、壞死的組織，與其周圍有機與無機的廢物，而這些物質常是小丑魚重要的食物來源；小丑魚則藉著海葵的保護，使它免於受到許多捕食者的攻擊（Mariscal, 1970a）。海葵在分類上是屬於腔腸動物門，腔腸動物的一項重要特徵，是觸手上有一種特化的細胞稱之為刺細胞（cnidoblast）。這是腔腸動物捕食和防衛的重要構造（Shick, 1991）。刺細胞內有刺囊（nematocyst），當受到外來物的刺激時，刺囊內的刺絲立即射出，刺囊中所含的毒液，也一併注入該外來物的組織中使其麻痺，甚至死亡。而小丑魚的宿主──海葵，也具有這種足以讓較小型動物致死的刺細胞構造，但令人感到有趣的是，在小丑魚與海葵共生關係中，小丑魚非但未受到傷害，而且還安然無恙的悠游於海葵的觸手間。近百餘年來，許多生物科學家問著：「小丑魚如何防衛自己，而避免被海葵所刺？」
有關「小丑魚與海葵的共生」這個問題，最早的研究當推至西元1868年生物學者Collingwood，他首先觀察到海葵與小丑魚共生的現象。從他開始就有許多的接續研究者提出各種假說、從事各種實驗，隨著研究技術的日益精進，在探討共生小丑魚對海葵防衛機制的問題時，已經把研究的觸角從簡單的行為觀察，延伸到分子層面的瞭解，使用的方法包括：化學分析、放射性同位素的追蹤，以及免疫學上原理的應用等。
根據野外研究調查的結果，目前已知有二十九種的小丑魚，可和十種海葵產生共生的關係（如表一）（Fautin和Allen, 1992）。有些小丑魚僅能和單一種海葵共生，也有另一些種類可和多達十種的海葵產生共生關係，而大多數和海葵共生的小丑魚，均為Amphiprion屬。到目前為止，小丑魚與海葵共生時期的保護機制，仍然有許多分歧的看法為生物科學家所爭論著。筆者根據相關的資料，把其中較為多數學者所爭議的問題，分別加以探討說明。
小丑魚的「馴化」？
小丑魚的生活史，與大多數的魚類相同，經歷了卵、幼蟲期（larva）、稚魚期（juvenile）和成魚期（adult）。Miyagawa（1989）利用約11∼17天大首次與海葵遭遇的稚魚，在畫分為五段的圓筒中放入裝有海葵的籠子（如圖一），若籠子中裝的是與小丑魚Amphiprion clarkii共生種類的海葵（P. maxima、S. haddoni），小丑魚會集中在E處接近它，並且會有摩擦籠子側壁的行為。反之，若為非共生種類的海葵（S. kenti），小丑魚則會遠離籠子，較分散於各段，這個結果顯示在稚魚期的小丑魚，對共生海葵種類有相當高的選擇性。當Miyagawa將裝有海葵的海水，利用導管導入A區域，幾乎所有的小丑魚，都集中於A區。因此認為小丑魚與海葵間，在第一次遭遇時，有一種辨識物質存在，藉由這種化學物質的辨認，使小丑魚找到可和它共生的海葵。發現在共生關係中，隨著海葵與小丑魚的種類不同，吸引的化學物質也有差異（Murata, 1986）。Konno等人（1990）從海葵Heteractis crispa身上分析出，吸引小丑魚Amphiprion perideraion的有機化合物Amphikuemin之成分與結構（如圖二），小丑魚藉此種化合物找到共生海葵，展開二者親密的共生關係。
當小丑魚找到海葵後，必需經過一段馴化（acclimation）的過程，「小丑魚剛接近海葵時，海葵的觸手會黏附在魚的體表，在一短暫時間後，小丑魚開始在海葵的觸手摩擦它的身體。直到整個身體各部都與觸手摩擦過後，即在海葵的口盤（oral disk）處待下來，開始它與海葵的共生」，馴化時間的長短隨小丑魚與共生海葵種類之不同而有差異，從10分鐘到數十小時不等（如表二）。
經過馴化的小丑魚，即變得可以防衛海葵刺細胞的攻擊。若把共生的小丑魚與海葵隔離一段時間，已具有保護作用的小丑魚會再度被海葵所攻擊（如表三），而必需再經過一段馴化過程，小丑魚才能重新得到保護（Mariscal, 1970b）。雖然有的研究學者對於馴化的解釋不同（Miyagawa, 1989），但是由實驗的觀察證實（Mariscal, 1970b、Schlichter, 1972、Miyagawa, 1989、Fautin ＆ Allen, 1992），不管以何種方式解釋，「馴化」都是存在的。但是在馴化過程中，海葵與小丑魚之間發生過什麼變化，使得小丑魚獲得保護？
小丑魚的「保護物質」？
Fautin和Allen（1992）發現海葵與小丑魚共生時，若有其他魚經過時，海葵仍會以刺囊攻擊它，顯見海葵對其他食餌的攻擊並未因與小丑魚共生而影響，但在此同時，小丑魚仍能毫不受傷害地待在海葵的觸手之間，顯然在兩者的共生關係當中，小丑魚能否防衛是相當關鍵的因素。Mebs（1994）利用從海葵（Heteractis magnifica）黏膜收集來的有毒物質，把這些有毒物質以不同濃度刺激不同種類小丑魚，除與該海葵共生的小丑魚（A. percula）外，其餘種類的魚在毒物的劑量達1.25µg/ml濃度以上，二小時內均會死亡（如表四）。可見海葵身體上的有毒物質，對非共生的小丑魚有致死的效果，但對共生的小丑魚卻毫無影響，共生小丑魚如何防衛這種傷害？Mebs進一步把原本可存活小丑魚（A. percula）的體表黏膜擦去後，結果在相同有毒物質刺激下死亡。因此認為小丑魚的黏膜，是防衛海葵傷害的重要因素。在此之前，Mariscal（1970b）也有相同的看法，將已和海葵共生小丑魚身體上的黏膜擦去後，小丑魚的行為有顯著的改變，原本悠游於海葵觸手間的小丑魚，變得不敢接近海葵，若強迫它與海葵接觸，則會為海葵所刺（如表五）。因此Mariscal也同樣認為，小丑魚的保護作用與體表的黏膜上未知成分的「保護物質」有關。
經過馴化後的小丑魚，變得可以防衛海葵的刺囊，而前述的一些研究也證實，小丑魚的防衛與黏膜上的「保護物質」有關，顯見在小丑魚與海葵共生前的馴化過程中，小丑魚的體表黏膜可能產生了變化，使得原本無法防衛海葵的小丑魚，產生了保護的功效而得以和海葵共生。
「保護物質」從何處來？
小丑魚黏膜上的「保護物質」被認為與小丑魚的防衛機制有很大的相關。但是這些「保護物質」來自何處？兩個有相當程度衝突的假說來解釋這個問題。第一個假說指出，小丑魚在馴化的過程中，與海葵直接接觸，而從海葵身上得到這些保護的物質（Mariscal, 1970b；Schilchter, 1972、1975；Elliot et al., 1994）。第二個假說則認為，小丑魚自身能產生具有保護作用的物質（Lubbock, 1981b；Miyagawa，1986）。
認為是藉由直接接觸而從海葵身上獲得保護物質的研究學者，他們根據各種實驗的結果來證實該假說。Mariscal（1970b）由小丑魚在不斷摩擦海葵的馴化行為，產生保護作用，加以推論小丑魚從海葵身上得到了「保護物質」。Schlicher（1972）在海葵（Antheopsis sp.）身上標示氫的放射性同位素──氚，測得小丑魚（A. polymnus）在對海葵的馴化過程中，海葵身上的物質轉移到小丑魚黏膜上（如圖三），因而認為這些物質與共生時的防衛有關。Elliott等人（1994）也利用免疫學原理，發現在與海葵直接接觸的小丑魚黏膜上的抗原反應，較未與海葵接觸之小丑魚高出很多（如圖四），這表示在小丑魚接觸海葵觸手的過程中，確實從海葵黏膜獲得一些物質，這些物質使小丑魚不被海葵認為是外來的物質，而得到保護。
但是Lubbock（1981b）和Miyagawa（1989）卻提出不同的說法。Lubbock（1981b）認為小丑魚的保護是天生具有的，經過Lubbock分析，與海葵（S. haddoni）共生的小丑魚（A. clarkii），其體表黏膜厚度約9∼14μm，為非共生小丑魚（Dasscallus aruanus, Chromis caerule, Paraglyphidodonnigrris）的3∼4倍，化學成分醣蛋白（glycoprotein）含有部分多醣類，都和非共生的小丑魚有極大的不同。因此，Lubbock認為，小丑魚的保護物質是魚自己產生的，而非來自海葵。Miyagawa（1989）也同樣對「小丑魚由馴化過程得到保護物質」這個說法提出反駁。他利用稚魚與共生海葵接觸時，稚魚都存活了，但與非共生海葵接觸，則均無法存活（表六）。經電子顯微鏡的檢查，存活稚魚的身體上並未發現有海葵的刺絲，或被海葵所刺的痕跡，因此推論是小丑魚本身即有保護物質存在，而非如Schilchter與Mariscal所說，小丑魚是由海葵身上獲得保護物質。但在其實驗中，約十天大的小丑魚幼魚（larvae）階段，不論與共生或非共生種類的海葵接觸均無法存活，為什麼約十天大的幼魚沒有天生的保護作用？因此認為在此階段小丑魚的防衛功能尚未發育完全，而自然界中小丑魚的幼魚，也是靠近水面活動不會接近海葵。
Miyagawa認為「保護物質」是小丑魚天生共有的，但是卻忽略了稚魚與海葵接觸前，仍經過一段馴化的過程，經過馴化的小丑魚體表黏膜可能已經出現變化！如果「保護物質」是小丑魚天生共有的，何以在經過馴化後才產生防衛的作用？Lubbock（1981b）和Miyagawa對「保護物質」來源有相同的看法，但Lubbock在其報告中也提到接觸過海葵的小丑魚，其黏膜厚度增加0.01∼0.28μm，而如此微量的物質，對保護作用並無太大的影響，但這僅是其個人的推測，事實上有些化學物質極低的量，即可產生極大的作用。雖然Lubbock和Miyagawa的說法有些具爭議的地方，但是認為「保護物質」是從海葵身上獲得的學者（Elliott, elal. 1994；Schlichter 1981；Mariscal，1970b）在實驗中卻也未曾證實，從海葵身上所獲得的物質，確實就是防衛海葵攻擊的「保護物質」。Faulin和Allen（1992）認為經過長時間的地理隔離和適應，小丑魚對海葵的防衛物質來源，可能有不同的獲得方式，因為有些小丑魚與海葵共生，有極高的種別專一性，在自然界中可能僅和少數一、二種海葵共生。但有些小丑魚，卻可以廣泛的和多種不同海葵共生。Hattori（1995）甚至發現二個不同種類的小丑魚A. clarkii與A. perideraion可以與同一種海葵共生（Radianthus kuekenthali）。共生專一性較強的小丑魚，其對自然化學物質的辨識對共生時的防衛較為重要，因為這些物質可能只有少數幾種魚可以產生。但是較不具專一性的小丑魚，共生前的馴化行為可能使它們得到保護物質，否則對種類繁多的海葵，如何針對每一種海葵來產生保護物質？海葵與小丑魚的種類如此眾多，且分佈於各種不同的地理環境，共生時也許其能以不同方式去適應海葵！但仍需更進一步的研究加以證實。
「保護物質」如何防制海葵？
除了「保護物質」的來源外，另外一個較具爭議的問題是，這些「保護物質」在小丑魚身上究竟產生何種作用，可以使小丑魚免於為海葵所刺？是這些物質中含有抑制刺囊發射的成分？或是這些物質中缺乏刺激刺囊射出刺絲成分？抑或這僅是一種分子擬態（molecular mimicry）的作用，使小丑魚體表成分不被海葵認為是「非自身」的物質，而免於遭受攻擊？
Schlichter認為海葵身上的物質可以轉移到小丑魚，而這些物質與小丑魚的防衛機制有關，且具有抑制海葵刺囊發射的作用。但這種說法並沒有以實驗證實，僅是個人的推測。Lubbock（1981b）則對Schlichter的假說提出反駁。他把已和海葵接觸過的小丑魚（Amphiprion clarkii）黏膜加熱至100℃（在100℃時黏膜上的成分已破壞殆盡），再將之塗抹於桿子上，去刺激海葵（S. haddoni），發現海葵的刺囊並無射出。因此他推測小丑魚黏膜的物質並非抑制海葵刺囊發射刺絲，而是本來就沒有刺激它射出刺絲的物質。否則何以在黏膜物質遭受高溫破壞後，海葵的刺囊仍受到「抑制」而未發射？此實驗證實了Schlichter的假說是錯的，但對缺乏刺激物質的說法也沒有更進一步的實驗加以證實。
Sauer等人（1986）發現不同海葵為了競爭空間以刺囊互相攻擊，但同種海葵則無此情形。Lubbock（1981a）用微細的電極（直徑200μm）記錄同種與不同種海葵接觸時的反應，發現同種海葵互相接觸時電位沒什麼變化，但接觸到不同海葵時即產生明顯改變，刺囊大量的射出。由二人的實驗結果可以得知，海葵刺激的射出是有辨別性的。他們更進一步的以免疫學方法證實，這種高度的辨別性也同樣發生在海葵與小丑魚的黏膜之間。
他們將從海葵體表收集而來的黏膜，以逐漸加量的方式，分二次注射進入兔子的體內，使兔子血液中產生對抗海葵黏膜（抗原）的抗體，再利用離心的方法獲得含有抗體的兔子血清，稱之為抗血清（antisera）。當抗血清中的抗體與抗原（海葵黏膜上的成分）接觸時，即會產生凝集沈澱的現象，再依據此種抗原與抗體專一性的反應，分析抗原的存在與否與含量之多寡。由此實驗發現發現海葵的黏膜與抗血清中的抗體具有專一性（如表七）。海葵之黏膜與自己的抗體，產生密度較高的凝集沈澱現象，若與其他種類的海葵抗體反應，則較弱或不產生任何反應。因此推論海葵體表黏膜共有的某些物質，是海葵在辨別是「自身的」（self）或「非自身的」（non-self）物質的一項重要依據。
在另一個實驗中，也發現了經過與海葵接觸後，小丑魚身上有和海葵體表相若的抗原，而且含量較未接觸海葵者高，Elliott等人（1994）提出說明『海葵可以在外來物質接近時，根據外來物的化學成分，判斷是否要採取攻擊的措施。而小丑魚身上所有的「保護物質」，可能就是提供給小丑魚分子擬態的機制，當小丑魚接近海葵時，讓海葵認為是「自身的」物質，而不會加以攻擊』。
未知的「保護物質」如何防衛小丑魚？具有抑制刺囊的成分或缺乏刺激刺囊發射的成分，這二種假說都缺乏直接的證據加以證實。認為小丑魚產生一種分子擬態作用，可能是一種較為合理的解釋，海葵與小丑魚的體表黏膜，發現了相同的抗原，這種抗原甚至可以在養過海葵的海水中發現，雖然沒有直接的證據說明這些抗原就是「保護物質」，但是高度專一性的抗原抗體反應，同時出現在二種有共生關係的生物上，我們很難不去作這樣的推論。Watson和Roberts（1994）也發現海葵刺囊發射，受至少兩種化學受器（chemoreceptor）調節，化學受器本身對化學物質具極高專一性，小丑魚得以防衛海葵，是否與其黏膜上具有某些物質，與海葵的化學受器結合，使刺囊無法產生攻擊作用有關？Marsical（1970b）觀察到保護作用會隨隔離的時間而消失，必需要經過再馴化過程才能重新獲得保護。如果小丑魚黏膜缺乏刺激刺囊的成分，那麼經過這一段隔離的時間後，仍會被海葵所刺將如何解釋？是因為隔離而使刺激的物質重新在黏膜上出現？若以抗原與抗體的辨識來作說明，卻是很有可能存在的，因為有一些抗體與抗原是具有時效性的，並不會長期有效。
未來的展望
由實驗的證據顯示，小丑魚防衛海葵的機制，主要和體表的黏膜有關，黏膜含有某些「保護物質」，使小丑魚免於受到刺囊的攻擊，目前尚不清楚「保護物質」的成分為何？但是由一些實驗中發現，小丑魚在與海葵展開共生前，要經過一段時期的「馴化」，在馴化過程中，小丑魚變得可以防衛海葵的攻擊。一些研究觀察後，也發現小丑魚從海葵身上獲得部分物質。但是，實驗並沒有證實，這些物質和保護作用有關，也不知道馴化過程中，海葵與小丑魚之間到底產生那些變化？如果能對馴化過程，二者間產生的變化，有更多的瞭解，並將小丑魚身上所獲得之物質，分離轉移至其他活體加以驗證是否具有防衛海葵之功能，相信許多的疑問將可迎刃而解。
「保護物質」可以防衛海葵刺囊的攻擊，小丑魚產生的分子擬態，使海葵認為是「自身」物質，似乎是對小丑魚的防衛機制，一個較合理的解釋，但仍需更進一步的實驗來加以證實，另外尚有一個值得注意的問題，「是否所有可以產生共生關係的海葵和小丑魚，都具有相同的防衛機制？或者它們隨地區之不同、種類之不同，也有不同的防衛機制？」Fautin和Allen（1992）發現不同種類的小丑魚對共生海葵，「種」的專一性也有所不同。Miyagawa（1989）發現不同小丑魚與不同的海葵共生時，在行為上與黏膜上的化學物質都有顯著的差異。Fautin和Allen認為這種種不同的組合，由於地理的隔離與環境的差異，而產生了不同的適應方式。如果僅以一個地區，或是幾個特定的種類來解釋海葵與小丑魚的共生現象，可能會產生偏頗的情形。在一些研究中如果能再加上演化的觀點，而不單純以生理或行為來看此種共生關係，相信對一些爭議問題的釐清會有所幫助。
不論是「保護物質」的來源，或是「保護物質」如何保護小丑魚，單從生物行為觀察、簡單的免疫學上的辨識與放射性物質的追蹤，已經沒有辦法再更深入地為這些問題找到進一步的解答，目前亟待克服的是，如何真正地瞭解這些物質，到底是何種成分？到底存於何處？如何防衛？而這些問題，都更需要目前分子生物學上先進的技術，結合過去研究的成果加以解決。
誌謝
本文寫作期間，承蒙中山大學海洋生物研究所劉莉蓮博士悉心指導，使本文得以順利完成，在此銘鋕謝忱。
梁楹佳任教於高雄市明義國中
參考資料
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發行日期：1996、02
＃期號：0314
＃專欄：
＃標題：小丑魚與海葵的共生
＃作者：梁楹佳
ps:是由網路轉載 圖表已不見 不過作者有說明圖表的出處 有興趣者可自行參考
小丑魚與海葵共生時，小丑魚對海葵的防衛機制如何？根據相關學者所發表的報告與實驗加以探究，共生的小丑魚對海葵的防衛機制，主要和小丑魚體表的黏膜有關，但黏膜上的「保護物質」是何種成分目前並不清楚，其來源仍有爭議。
小丑魚藉由辨識海葵產生的化學物質，找到共生種類的海葵，緊接著必需經過一段馴化過程，馴化後的小丑魚變得可以防衛海葵；馴化過程中小丑魚與海葵的接觸，使黏膜產生改變。較多的生物學者相信在小丑魚與海葵共生時，小丑魚的黏膜上產生一種分子擬態的作用，使小丑魚接近海葵時，不會被認為是「非自身」的物質而加以攻擊。
在兩者的共生關係中，海葵藉著小丑魚的協助，移除身上的寄生物、壞死的組織，與其周圍有機與無機的廢物，而這些物質常是小丑魚重要的食物來源；小丑魚則藉著海葵的保護，使它免於受到許多捕食者的攻擊（Mariscal, 1970a）。海葵在分類上是屬於腔腸動物門，腔腸動物的一項重要特徵，是觸手上有一種特化的細胞稱之為刺細胞（cnidoblast）。這是腔腸動物捕食和防衛的重要構造（Shick, 1991）。刺細胞內有刺囊（nematocyst），當受到外來物的刺激時，刺囊內的刺絲立即射出，刺囊中所含的毒液，也一併注入該外來物的組織中使其麻痺，甚至死亡。而小丑魚的宿主──海葵，也具有這種足以讓較小型動物致死的刺細胞構造，但令人感到有趣的是，在小丑魚與海葵共生關係中，小丑魚非但未受到傷害，而且還安然無恙的悠游於海葵的觸手間。近百餘年來，許多生物科學家問著：「小丑魚如何防衛自己，而避免被海葵所刺？」
有關「小丑魚與海葵的共生」這個問題，最早的研究當推至西元1868年生物學者Collingwood，他首先觀察到海葵與小丑魚共生的現象。從他開始就有許多的接續研究者提出各種假說、從事各種實驗，隨著研究技術的日益精進，在探討共生小丑魚對海葵防衛機制的問題時，已經把研究的觸角從簡單的行為觀察，延伸到分子層面的瞭解，使用的方法包括：化學分析、放射性同位素的追蹤，以及免疫學上原理的應用等。
根據野外研究調查的結果，目前已知有二十九種的小丑魚，可和十種海葵產生共生的關係（如表一）（Fautin和Allen, 1992）。有些小丑魚僅能和單一種海葵共生，也有另一些種類可和多達十種的海葵產生共生關係，而大多數和海葵共生的小丑魚，均為Amphiprion屬。到目前為止，小丑魚與海葵共生時期的保護機制，仍然有許多分歧的看法為生物科學家所爭論著。筆者根據相關的資料，把其中較為多數學者所爭議的問題，分別加以探討說明。
小丑魚的「馴化」？
小丑魚的生活史，與大多數的魚類相同，經歷了卵、幼蟲期（larva）、稚魚期（juvenile）和成魚期（adult）。Miyagawa（1989）利用約11∼17天大首次與海葵遭遇的稚魚，在畫分為五段的圓筒中放入裝有海葵的籠子（如圖一），若籠子中裝的是與小丑魚Amphiprion clarkii共生種類的海葵（P. maxima、S. haddoni），小丑魚會集中在E處接近它，並且會有摩擦籠子側壁的行為。反之，若為非共生種類的海葵（S. kenti），小丑魚則會遠離籠子，較分散於各段，這個結果顯示在稚魚期的小丑魚，對共生海葵種類有相當高的選擇性。當Miyagawa將裝有海葵的海水，利用導管導入A區域，幾乎所有的小丑魚，都集中於A區。因此認為小丑魚與海葵間，在第一次遭遇時，有一種辨識物質存在，藉由這種化學物質的辨認，使小丑魚找到可和它共生的海葵。發現在共生關係中，隨著海葵與小丑魚的種類不同，吸引的化學物質也有差異（Murata, 1986）。Konno等人（1990）從海葵Heteractis crispa身上分析出，吸引小丑魚Amphiprion perideraion的有機化合物Amphikuemin之成分與結構（如圖二），小丑魚藉此種化合物找到共生海葵，展開二者親密的共生關係。
當小丑魚找到海葵後，必需經過一段馴化（acclimation）的過程，「小丑魚剛接近海葵時，海葵的觸手會黏附在魚的體表，在一短暫時間後，小丑魚開始在海葵的觸手摩擦它的身體。直到整個身體各部都與觸手摩擦過後，即在海葵的口盤（oral disk）處待下來，開始它與海葵的共生」，馴化時間的長短隨小丑魚與共生海葵種類之不同而有差異，從10分鐘到數十小時不等（如表二）。
經過馴化的小丑魚，即變得可以防衛海葵刺細胞的攻擊。若把共生的小丑魚與海葵隔離一段時間，已具有保護作用的小丑魚會再度被海葵所攻擊（如表三），而必需再經過一段馴化過程，小丑魚才能重新得到保護（Mariscal, 1970b）。雖然有的研究學者對於馴化的解釋不同（Miyagawa, 1989），但是由實驗的觀察證實（Mariscal, 1970b、Schlichter, 1972、Miyagawa, 1989、Fautin ＆ Allen, 1992），不管以何種方式解釋，「馴化」都是存在的。但是在馴化過程中，海葵與小丑魚之間發生過什麼變化，使得小丑魚獲得保護？
小丑魚的「保護物質」？
Fautin和Allen（1992）發現海葵與小丑魚共生時，若有其他魚經過時，海葵仍會以刺囊攻擊它，顯見海葵對其他食餌的攻擊並未因與小丑魚共生而影響，但在此同時，小丑魚仍能毫不受傷害地待在海葵的觸手之間，顯然在兩者的共生關係當中，小丑魚能否防衛是相當關鍵的因素。Mebs（1994）利用從海葵（Heteractis magnifica）黏膜收集來的有毒物質，把這些有毒物質以不同濃度刺激不同種類小丑魚，除與該海葵共生的小丑魚（A. percula）外，其餘種類的魚在毒物的劑量達1.25µg/ml濃度以上，二小時內均會死亡（如表四）。可見海葵身體上的有毒物質，對非共生的小丑魚有致死的效果，但對共生的小丑魚卻毫無影響，共生小丑魚如何防衛這種傷害？Mebs進一步把原本可存活小丑魚（A. percula）的體表黏膜擦去後，結果在相同有毒物質刺激下死亡。因此認為小丑魚的黏膜，是防衛海葵傷害的重要因素。在此之前，Mariscal（1970b）也有相同的看法，將已和海葵共生小丑魚身體上的黏膜擦去後，小丑魚的行為有顯著的改變，原本悠游於海葵觸手間的小丑魚，變得不敢接近海葵，若強迫它與海葵接觸，則會為海葵所刺（如表五）。因此Mariscal也同樣認為，小丑魚的保護作用與體表的黏膜上未知成分的「保護物質」有關。
經過馴化後的小丑魚，變得可以防衛海葵的刺囊，而前述的一些研究也證實，小丑魚的防衛與黏膜上的「保護物質」有關，顯見在小丑魚與海葵共生前的馴化過程中，小丑魚的體表黏膜可能產生了變化，使得原本無法防衛海葵的小丑魚，產生了保護的功效而得以和海葵共生。
「保護物質」從何處來？
小丑魚黏膜上的「保護物質」被認為與小丑魚的防衛機制有很大的相關。但是這些「保護物質」來自何處？兩個有相當程度衝突的假說來解釋這個問題。第一個假說指出，小丑魚在馴化的過程中，與海葵直接接觸，而從海葵身上得到這些保護的物質（Mariscal, 1970b；Schilchter, 1972、1975；Elliot et al., 1994）。第二個假說則認為，小丑魚自身能產生具有保護作用的物質（Lubbock, 1981b；Miyagawa，1986）。
認為是藉由直接接觸而從海葵身上獲得保護物質的研究學者，他們根據各種實驗的結果來證實該假說。Mariscal（1970b）由小丑魚在不斷摩擦海葵的馴化行為，產生保護作用，加以推論小丑魚從海葵身上得到了「保護物質」。Schlicher（1972）在海葵（Antheopsis sp.）身上標示氫的放射性同位素──氚，測得小丑魚（A. polymnus）在對海葵的馴化過程中，海葵身上的物質轉移到小丑魚黏膜上（如圖三），因而認為這些物質與共生時的防衛有關。Elliott等人（1994）也利用免疫學原理，發現在與海葵直接接觸的小丑魚黏膜上的抗原反應，較未與海葵接觸之小丑魚高出很多（如圖四），這表示在小丑魚接觸海葵觸手的過程中，確實從海葵黏膜獲得一些物質，這些物質使小丑魚不被海葵認為是外來的物質，而得到保護。
但是Lubbock（1981b）和Miyagawa（1989）卻提出不同的說法。Lubbock（1981b）認為小丑魚的保護是天生具有的，經過Lubbock分析，與海葵（S. haddoni）共生的小丑魚（A. clarkii），其體表黏膜厚度約9∼14μm，為非共生小丑魚（Dasscallus aruanus, Chromis caerule, Paraglyphidodonnigrris）的3∼4倍，化學成分醣蛋白（glycoprotein）含有部分多醣類，都和非共生的小丑魚有極大的不同。因此，Lubbock認為，小丑魚的保護物質是魚自己產生的，而非來自海葵。Miyagawa（1989）也同樣對「小丑魚由馴化過程得到保護物質」這個說法提出反駁。他利用稚魚與共生海葵接觸時，稚魚都存活了，但與非共生海葵接觸，則均無法存活（表六）。經電子顯微鏡的檢查，存活稚魚的身體上並未發現有海葵的刺絲，或被海葵所刺的痕跡，因此推論是小丑魚本身即有保護物質存在，而非如Schilchter與Mariscal所說，小丑魚是由海葵身上獲得保護物質。但在其實驗中，約十天大的小丑魚幼魚（larvae）階段，不論與共生或非共生種類的海葵接觸均無法存活，為什麼約十天大的幼魚沒有天生的保護作用？因此認為在此階段小丑魚的防衛功能尚未發育完全，而自然界中小丑魚的幼魚，也是靠近水面活動不會接近海葵。
Miyagawa認為「保護物質」是小丑魚天生共有的，但是卻忽略了稚魚與海葵接觸前，仍經過一段馴化的過程，經過馴化的小丑魚體表黏膜可能已經出現變化！如果「保護物質」是小丑魚天生共有的，何以在經過馴化後才產生防衛的作用？Lubbock（1981b）和Miyagawa對「保護物質」來源有相同的看法，但Lubbock在其報告中也提到接觸過海葵的小丑魚，其黏膜厚度增加0.01∼0.28μm，而如此微量的物質，對保護作用並無太大的影響，但這僅是其個人的推測，事實上有些化學物質極低的量，即可產生極大的作用。雖然Lubbock和Miyagawa的說法有些具爭議的地方，但是認為「保護物質」是從海葵身上獲得的學者（Elliott, elal. 1994；Schlichter 1981；Mariscal，1970b）在實驗中卻也未曾證實，從海葵身上所獲得的物質，確實就是防衛海葵攻擊的「保護物質」。Faulin和Allen（1992）認為經過長時間的地理隔離和適應，小丑魚對海葵的防衛物質來源，可能有不同的獲得方式，因為有些小丑魚與海葵共生，有極高的種別專一性，在自然界中可能僅和少數一、二種海葵共生。但有些小丑魚，卻可以廣泛的和多種不同海葵共生。Hattori（1995）甚至發現二個不同種類的小丑魚A. clarkii與A. perideraion可以與同一種海葵共生（Radianthus kuekenthali）。共生專一性較強的小丑魚，其對自然化學物質的辨識對共生時的防衛較為重要，因為這些物質可能只有少數幾種魚可以產生。但是較不具專一性的小丑魚，共生前的馴化行為可能使它們得到保護物質，否則對種類繁多的海葵，如何針對每一種海葵來產生保護物質？海葵與小丑魚的種類如此眾多，且分佈於各種不同的地理環境，共生時也許其能以不同方式去適應海葵！但仍需更進一步的研究加以證實。
「保護物質」如何防制海葵？
除了「保護物質」的來源外，另外一個較具爭議的問題是，這些「保護物質」在小丑魚身上究竟產生何種作用，可以使小丑魚免於為海葵所刺？是這些物質中含有抑制刺囊發射的成分？或是這些物質中缺乏刺激刺囊射出刺絲成分？抑或這僅是一種分子擬態（molecular mimicry）的作用，使小丑魚體表成分不被海葵認為是「非自身」的物質，而免於遭受攻擊？
Schlichter認為海葵身上的物質可以轉移到小丑魚，而這些物質與小丑魚的防衛機制有關，且具有抑制海葵刺囊發射的作用。但這種說法並沒有以實驗證實，僅是個人的推測。Lubbock（1981b）則對Schlichter的假說提出反駁。他把已和海葵接觸過的小丑魚（Amphiprion clarkii）黏膜加熱至100℃（在100℃時黏膜上的成分已破壞殆盡），再將之塗抹於桿子上，去刺激海葵（S. haddoni），發現海葵的刺囊並無射出。因此他推測小丑魚黏膜的物質並非抑制海葵刺囊發射刺絲，而是本來就沒有刺激它射出刺絲的物質。否則何以在黏膜物質遭受高溫破壞後，海葵的刺囊仍受到「抑制」而未發射？此實驗證實了Schlichter的假說是錯的，但對缺乏刺激物質的說法也沒有更進一步的實驗加以證實。
Sauer等人（1986）發現不同海葵為了競爭空間以刺囊互相攻擊，但同種海葵則無此情形。Lubbock（1981a）用微細的電極（直徑200μm）記錄同種與不同種海葵接觸時的反應，發現同種海葵互相接觸時電位沒什麼變化，但接觸到不同海葵時即產生明顯改變，刺囊大量的射出。由二人的實驗結果可以得知，海葵刺激的射出是有辨別性的。他們更進一步的以免疫學方法證實，這種高度的辨別性也同樣發生在海葵與小丑魚的黏膜之間。
他們將從海葵體表收集而來的黏膜，以逐漸加量的方式，分二次注射進入兔子的體內，使兔子血液中產生對抗海葵黏膜（抗原）的抗體，再利用離心的方法獲得含有抗體的兔子血清，稱之為抗血清（antisera）。當抗血清中的抗體與抗原（海葵黏膜上的成分）接觸時，即會產生凝集沈澱的現象，再依據此種抗原與抗體專一性的反應，分析抗原的存在與否與含量之多寡。由此實驗發現發現海葵的黏膜與抗血清中的抗體具有專一性（如表七）。海葵之黏膜與自己的抗體，產生密度較高的凝集沈澱現象，若與其他種類的海葵抗體反應，則較弱或不產生任何反應。因此推論海葵體表黏膜共有的某些物質，是海葵在辨別是「自身的」（self）或「非自身的」（non-self）物質的一項重要依據。
在另一個實驗中，也發現了經過與海葵接觸後，小丑魚身上有和海葵體表相若的抗原，而且含量較未接觸海葵者高，Elliott等人（1994）提出說明『海葵可以在外來物質接近時，根據外來物的化學成分，判斷是否要採取攻擊的措施。而小丑魚身上所有的「保護物質」，可能就是提供給小丑魚分子擬態的機制，當小丑魚接近海葵時，讓海葵認為是「自身的」物質，而不會加以攻擊』。
未知的「保護物質」如何防衛小丑魚？具有抑制刺囊的成分或缺乏刺激刺囊發射的成分，這二種假說都缺乏直接的證據加以證實。認為小丑魚產生一種分子擬態作用，可能是一種較為合理的解釋，海葵與小丑魚的體表黏膜，發現了相同的抗原，這種抗原甚至可以在養過海葵的海水中發現，雖然沒有直接的證據說明這些抗原就是「保護物質」，但是高度專一性的抗原抗體反應，同時出現在二種有共生關係的生物上，我們很難不去作這樣的推論。Watson和Roberts（1994）也發現海葵刺囊發射，受至少兩種化學受器（chemoreceptor）調節，化學受器本身對化學物質具極高專一性，小丑魚得以防衛海葵，是否與其黏膜上具有某些物質，與海葵的化學受器結合，使刺囊無法產生攻擊作用有關？Marsical（1970b）觀察到保護作用會隨隔離的時間而消失，必需要經過再馴化過程才能重新獲得保護。如果小丑魚黏膜缺乏刺激刺囊的成分，那麼經過這一段隔離的時間後，仍會被海葵所刺將如何解釋？是因為隔離而使刺激的物質重新在黏膜上出現？若以抗原與抗體的辨識來作說明，卻是很有可能存在的，因為有一些抗體與抗原是具有時效性的，並不會長期有效。
未來的展望
由實驗的證據顯示，小丑魚防衛海葵的機制，主要和體表的黏膜有關，黏膜含有某些「保護物質」，使小丑魚免於受到刺囊的攻擊，目前尚不清楚「保護物質」的成分為何？但是由一些實驗中發現，小丑魚在與海葵展開共生前，要經過一段時期的「馴化」，在馴化過程中，小丑魚變得可以防衛海葵的攻擊。一些研究觀察後，也發現小丑魚從海葵身上獲得部分物質。但是，實驗並沒有證實，這些物質和保護作用有關，也不知道馴化過程中，海葵與小丑魚之間到底產生那些變化？如果能對馴化過程，二者間產生的變化，有更多的瞭解，並將小丑魚身上所獲得之物質，分離轉移至其他活體加以驗證是否具有防衛海葵之功能，相信許多的疑問將可迎刃而解。
「保護物質」可以防衛海葵刺囊的攻擊，小丑魚產生的分子擬態，使海葵認為是「自身」物質，似乎是對小丑魚的防衛機制，一個較合理的解釋，但仍需更進一步的實驗來加以證實，另外尚有一個值得注意的問題，「是否所有可以產生共生關係的海葵和小丑魚，都具有相同的防衛機制？或者它們隨地區之不同、種類之不同，也有不同的防衛機制？」Fautin和Allen（1992）發現不同種類的小丑魚對共生海葵，「種」的專一性也有所不同。Miyagawa（1989）發現不同小丑魚與不同的海葵共生時，在行為上與黏膜上的化學物質都有顯著的差異。Fautin和Allen認為這種種不同的組合，由於地理的隔離與環境的差異，而產生了不同的適應方式。如果僅以一個地區，或是幾個特定的種類來解釋海葵與小丑魚的共生現象，可能會產生偏頗的情形。在一些研究中如果能再加上演化的觀點，而不單純以生理或行為來看此種共生關係，相信對一些爭議問題的釐清會有所幫助。
不論是「保護物質」的來源，或是「保護物質」如何保護小丑魚，單從生物行為觀察、簡單的免疫學上的辨識與放射性物質的追蹤，已經沒有辦法再更深入地為這些問題找到進一步的解答，目前亟待克服的是，如何真正地瞭解這些物質，到底是何種成分？到底存於何處？如何防衛？而這些問題，都更需要目前分子生物學上先進的技術，結合過去研究的成果加以解決。
誌謝
本文寫作期間，承蒙中山大學海洋生物研究所劉莉蓮博士悉心指導，使本文得以順利完成，在此銘鋕謝忱。
梁楹佳任教於高雄市明義國中
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