当你听到“海绵”这个词，想到的是不是厨房里吸水性极强的清洁工具？然而，这些大多是人造的材料罢了。
真正的海绵，是地球上最古老的动物之一，而且它们早在5亿年前就会制造“光纤”！更令人惊讶的是，海绵还能为人类开发抗癌药物。这个看似简单的生物，到底有多神奇？
植物外表，动物内核
海绵，在很多人眼中，比起生物，它更像一种工具；比起动物，它更像一种植物。海绵根植于海底，因其千百年固定不动的生活方式以及植物般的形态，它们一直被误认为是植物。
然而，到了十九世纪中期，科学家们通过显微镜观察发现，海绵几乎具备所有最基本的动物特征。比如，海绵的身体由不同类型的细胞组成，这些细胞相互合作，形成一个复杂的多细胞结构。
虽然海绵没有神经、消化和循环系统，但它们拥有独特的细胞分化和组织结构，这与植物的组织结构有根本不同。
于是，科学家正式将海绵归入动物界-多孔动物门，确认它为地球上最古老的动物之一。
你可能会好奇，海绵这种结构简单的小动物，既没有嘴，也没有消化系统，它们也不会进行光合作用，难道真就只靠喝海水度日吗？
你别说，海绵还真需要摄入大量的海水。
海绵的身体由多孔的外表皮、内部的网状细胞和一些专门用于摄食的细胞组成，这些细胞叫作领细胞。领细胞形状类似于钟形，顶部有一圈鞭毛，海绵通过鞭毛的摆动产生水流，海水通过表皮的小孔进入内部腔室，带来氧气、有机颗粒和浮游生物。
海绵的结构
同时，领细胞通过鞭毛的运动，捕捉并吞噬食物颗粒，然后在细胞内进行消化，而废物则随着水流排出体外——这一过程就是海绵的“滤食”。
这种简单而高效的结构和滤食方式，能够帮助海绵不断地从周围环境中摄取食物，而不需要像其他海洋动物那样移动着寻找食物。
滤食
海绵死后还能复活？
海绵的繁殖方式同样多样化，它们具有无性繁殖和有性繁殖两种方式。
无性繁殖主要通过出芽和断裂完成。出芽是指海绵体上某一部分细胞增殖形成一个新的个体，这个新个体可以留在母体上，也可以脱离母体，成为独立的个体。
而断裂则是指海绵体的某一部分脱离后，能够再生成为一个完整的个体。这种无性繁殖方式能够让海绵快速扩展种群范围。
出芽的成体海绵
有性繁殖就是我们熟知的精子和卵子的结合。因为海绵大多是雌雄同体，也就是说同一个海绵个体既可以产生精子，也可以产生卵子。
精子被释放到水中后，通过水流进入另一只海绵体内，与卵子结合形成受精卵。受精卵发育成幼虫，幼虫在水中漂浮一段时间后，最终定居在海底，开始新的生命循环。
8毫米的海绵幼虫
当然，也有一些例外。在一些特定的环境条件下，海绵还能够通过形成“芽球”的结构进行繁殖，这个芽球是什么呢？
其实，芽球是母体海绵内部产生的耐久性结构，由一种原细胞的细胞群构成，这些细胞富含营养物质，周围包裹着一层坚硬的保护壳。因此，芽球具有很强的抵抗恶劣环境的能力。
芽球的结构
比如说，当寒冷的冬季或干旱的夏季时，母体海绵死亡或崩解，芽球就会从母体中释放出来，芽球在恶劣环境中进入休眠状态，能够耐受极端温度、干旱和缺氧等不利条件。
一旦环境条件改善，如水温回升或水质变好，芽球就会破壳而出，原细胞开始分裂和分化，形成新的海绵个体。
淡水海绵的芽球
可以说，芽球正如海绵的复活甲，是一种相当有效的生存策略，足以应对海洋环境的剧烈变化。通过这种方式，海绵不仅能在恶劣条件下存活，还能在环境恢复后迅速繁殖，恢复种群数量。这种超高的适应性和顽强的生存能力，不愧是活了7亿年的古老生物！
海绵的身体结构和生活方式不仅使它们能够在各种环境中生存，还使它们与其他海洋生物形成了复杂的生态关系。例如，一些小型甲壳类动物、海星幼体、寄居蟹、管虫和海葵等都依赖海绵作为庇护所和觅食场所。
玻璃海绵是一种生活在深海中的海绵，以其透明、玻璃状的骨骼结构而得名。它们在深海环境中形成复杂的网状结构，这种独特的身体结构为许多海洋生物提供了栖息地，其中就包括俪虾。
玻璃海绵因美丽的外观也称“维纳斯花篮”
俪虾会在玻璃海绵的孔隙和通道中居住，利用海绵的结构躲避危险。作为回报，俪虾会帮助清理海绵体表的有机物和沉积物，保持海绵的清洁，有助于海绵更有效地进行滤食。俪虾的排泄物还可以为海绵提供氮和其他有机物质，促进其生长和发育。
玻璃海绵腔内的俪虾
这些复杂而协调的共生关系不仅有助于人们理解深海生态系统的运作，也为生物多样性的研究提供了宝贵的实例。
来自五亿年前的海底“光纤”？
提到光纤，我们通常会想到现代通信技术中的高速数据传输工具。然而，你敢相信吗？海绵早在5亿年前就已经“掌握”了制造类似光纤结构的能力！
这海底生物是如何制造这种天然“光纤”的？它们的光导能力又是如何启发现代科技的呢？
海绵，特别是玻璃海绵，它们的骨骼中含有大量的硅质骨针。这些硅质骨针不仅提供了结构支撑，还具有出色的光导能力——这些骨针由二氧化硅组成，其内部结构非常规则，具备了光导纤维的基本特性。
通过显微镜观察和光学测试，研究人员发现，这些骨针能够在很大程度上减少光的散射和损耗，使光线沿着特定路径传播，可不正类似于我们今天使用的光导纤维吗？
硅质骨针
海绵的天然光纤结构不仅是生物学上的奇迹，也为现代科技提供了宝贵的启示。科学家们通过研究海绵骨针的结构和形成机制，尝试仿生设计和制造高效的光纤材料。
与人造光纤相比，海绵的天然光纤具有自愈能力，即使断裂也能在适宜的环境中自行修复！此外，海绵的光纤制造过程对环境十分友好。它们在低温、低能耗的条件下合成高质量的硅质骨针，这与现代光纤制造过程中所需的高温和高能耗形成鲜明对比。
这样看来，如果能将海绵的自愈能力和低能耗应用到现代材料科学中，那将大幅度提高光纤和其他材料的耐用性和使用寿命。
其实，在实验室中，科学家们已经开始模拟海绵的光纤制造过程，试图通过生物仿生技术复制其独特的结构和功能。
这种仿生材料不仅在通信技术中有广泛应用，还可以用于医疗设备、传感器和其他高科技领域。例如，基于海绵光纤的传感器能够在微小尺度上精确测量生物体内的光信号变化，为医学成像和疾病诊断提供新的工具。
医学领域的宝藏
海绵，这种古老而神秘的生物，从材料科学到医药，它的独特特性都展示了广泛的应用前景。
海绵体内含有丰富的生物活性化合物，这些化合物具有巨大的医疗潜力。研究表明，冈田软海绵中的软海绵素和软海绵酸具有显著的抗癌活性，能够有效抑制白血病和黑色素细胞瘤的代谢和增殖路径，从而抑制癌症的扩散。
冈田软海绵
又如提取自海绵的海绵甾醇，它具有较强的细胞毒性，对宫颈癌细胞、胃癌细胞、肝癌细胞等均有较强的抑制作用。通过提取和改造这些天然化合物，科学家们有望开发出新型的抗癌药物，为癌症治疗带来新的希望！
海绵甾醇
在生态系统中，海绵也扮演着重要的角色，特别是在水体净化方面。它们通过滤食大量的浮游生物和有机颗粒，有效地净化海水和淡水。
科学家们正尝试利用海绵的这种天然过滤能力来设计新型的水处理系统。通过引入特定种类的海绵到受污染的水体中，可以显著降低水中的污染物浓度，提高水质。
海绵具有数千个相连的腔室
海绵还具有超强的生物净化能力，能够降解和吸附多种有毒化合物，如重金属和有机污染物。2023年，我国研究人员制备了一种合成海绵，能够有效清除水体中的含油污水和微塑料。
实验中，该海绵对不同种类的油具有优异的吸附能力，且可以实现对大量油水混合物的高效连续分离，分离效率高达97％。此外，还能以较高的速率从水环境中捕获各种尺寸的微塑料，吸附效率高于99％！
养殖海绵
未来，海绵与科技的结合将为我们的生活带来新的益处。然而，在享受这些由海绵带来的便利时，我们也要记得重视海洋的健康，保护海洋生态系统，确保海绵和其他海洋生物能够继续发挥它们的生态作用，共同维护地球的生态平衡。
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