深海,基本上沒被人類開發。偶爾之間,我們能瞥見深海生存的奇怪又奇妙的生物,一些仿佛是完全不屬于這個世界的生物。
其中,馬里亞納獅子魚(Pseudoliparis swirei)的長相雖然平平無奇,但它有非常值得驕傲的一面——該物種生活的海洋深度范圍為6,198–8,076米,它們是來自深淵——已知世界最深處,馬里亞納海溝里的海底生物之一。
什麼是深淵
下潛200米就已經能把我們和曾經所熟悉的世界分隔開。這里開始,就是「暮光地帶」——太陽光線逐漸消失,海洋動物們在陰影中玩兒著致命的捉迷藏游戲。
潛水超過1000米,就進入了「午夜地帶」,一片巨大的黑暗世界里,不時閃現著從尋找食物和尋找伴侶的生命體自身發出的閃光。這是一個尖牙利齒的可怕的世界,彼此互為食物。
大約1800米以下的海洋是一般意義上的深海,沒有光線能穿透海洋的這一部分。而到了4000米以下,則被稱為深淵。
沒有光就意味著沒有光合作用,因此植物和浮游植物不能生活在這一區域,深海的生命必須依賴其他地方的能源。比如從淺層落下的海雪——下沉的有機物質碎屑。
食物還好說,互相吃唄。在深海,最可怕的是壓力。
海洋中的壓力每10米深度增加約1個大氣壓,這是作用于深海生物的最大環境因素。雖然大部分深海的壓力在 200 到 600 大氣壓之間,但1萬米深的馬里亞納海溝處面臨著1000倍大氣壓。
而在這里生活的獅子魚,面對的是800倍大氣壓。
800倍大氣壓意味著什麼,超越物理的「魔法」傷害
并不是我們尋常認為的「氣壓傷」——壓力差引起的對身體組織的 物理傷害那麼簡單。長期高壓帶來的影響堪比魔法傷害。
首先:受壓力影響最大的大分子是蛋白質,它們會改變自身試圖去適壓力的變化——這會影響蛋白質的多聚體構象、穩定性以及它們的催化位點的結構——說白了,尋常生物的蛋白質會被壓得稀碎。
其次:當壓力增加時,細胞膜的流動性會降低,這降低了細胞膜對水和不同分子的滲透性。
而更要命的情況是——在常壓或大氣壓下,水分子形成四面體狀網絡。然而,在高壓下,水分子網絡開始扭曲和改變形狀。
活著的生物細胞內的水分子變成這樣時,那些能維持生存的重要生化過程就不會發生,生物體也就死掉了。
出于這些原因,科學家們曾認為深海中的生命稀少,但實際上每一個探測器的揭示都和猜測相反——深海中的生物非常豐富,即使時深淵,也有許多種類的生命體存在。
靠魔法打敗魔法
此前,科學界一直缺乏關于壓力對大多數深海生物影響的詳細信息,因為遇到的標本到達海面時基本都「爆炸」了。
研究人員只能通過潛水器、以及尸體進行觀察——大體上,與淺水的獅子魚相比,馬里亞納深淵的獅子魚對其黑暗和高壓的棲息地有一些不同尋常的適應,包括缺乏色素的透明皮膚、肌肉變薄、骨骼發育不完全,皮膚粘稠,沒有視力.....
科學家非常需要一些活體來研究,到底是什麼機制允許馬里亞納深淵的獅子魚體內的蛋白質仍然起作用。
近幾年,裝有特殊壓力維持室的捕集器出現了,于是這些來自深淵的客人活生生地搬家住進了實驗室。
最終,通過能發射亞原子粒子的先進(昂貴)設備,最新的結論是:在獅子魚細胞中發現了一種能夠對高外部壓力產生保護作用的分子,稱為——三甲胺N-氧化物(Trimethylamine N-oxide)簡稱TMAO。
研究表明,獅子魚所代表的深海軟骨魚類,TMAO量隨著深度的增加而增加,取代了其他滲透物和尿素。而TMAO能夠保護蛋白質免受壓力破壞的影響,同時TMAO可以幫忙撐住水分子中的氫鍵,細胞膜和水分子之間的滲透也解決了。
目前來看,8200米可能是魚類生理深潛極限了,它們目前的細胞中沒有足夠的TMAO來對抗更深度的高壓。
寫在最后
當然,更深的地方有沒有其他魚類存在?肯定有!只是我們人類還沒發現而已,在某種程度上,人類對深海的了解可能比對月亮的了解還要少。
比如,直到不久之前,科學界還一直認為「海雪」是深海唯一能依賴的資源。但是,在海底熱液噴口周圍發現了繁盛的蝦群和其他有機體,顛覆了人們的認知——揭示了直接從熱源和與礦藏變化相關的化學反應中獲取營養和能量的生物群。
小蝦米在完全沒有光照和厭氧的環境中,在可能達到150°C的高鹽水中繁衍生息,從幾乎對所有陸地生物都有劇毒的硫化氫中汲取營養——外星球存在生命的可能性一下就飆升了,只要存在液態水海洋。
深海藏著的秘密肯定還多著呢,滿懷期待吧。