2023年10月20日 星期五

海洋的極端生物


作者:史蒂芬.帕隆比、安東尼.帕隆比
譯者:潘震澤
出版社:衛城出版


「乳瑪琳所含的直鏈飽和脂肪低,約是總量的10%到20%,不飽和脂肪的含量則很高,因此不像奶油那麼容易凝結。由於這種化學特性,深海動物細胞膜的組成更像乳瑪琳,而不像奶油。

生活在海水表層的魚類(例如鮭魚)約含35%的飽和脂肪;在五千公尺的海底,由高靜水壓促成的演化,基本上改變了組織的結構;深海魚類就只含10%的飽和脂肪。這種結構寬鬆的脂肪在深海高壓下,仍然維持細胞運作所需的液態。當然,反過來情況也一樣;如果把深海動物帶到海水表層,就算悉心照顧,牠們的表現也不會正常。

牠們細胞膜上的不飽和脂肪會在低壓下溶解,蛋白質也不能正常運作。因此,現代深海生物學家在蒐集標本時都會十分小心;除非使用特殊高壓相,否則從深海捕捉的生物帶到水面後,存活情況都不佳。」

「海葵全身包裹著一層黏液做為自我保護,這層黏液是為了避免激發自己的刺細胞。裸鰓類(一種無殼的海蝸牛類)對海葵進行攻擊時,頭一個動作是用自己的身體摩擦海葵,塗抹海葵的黏液,但會小心避開其口器和觸手。

一旦身上包裹了一層黏液,裸鰓類就能免於懲罰而放心進食。牠們將海葵大片撕開,狼吞下肚;海葵的肉被消化,但刺絲囊卻奇妙地不受破壞,完整通過海蝸牛的消化系統,然後被送到海蝸牛的皮膚上。這些具有自主性的小魚叉並沒有意識到自己身在何處,仍一如既往地正常運作,叮螯任何可能攻擊海蝸牛的東西。」

「適應了在高溫下生活的物種,不代表牠們在未來海洋暖化時會更安全。我們一般直覺式的想法是:『牠們的耐熱性已經相當好了,因此就算環境溫度再增加一些,牠們應該也沒有問題。』實情是,耐熱性物種已經生活在接近牠們的容忍度上限,因此,牠們並不比其他物種更有能力在高出攝氏一度的環境下存活。」

「生活在環境溫度最高的熱帶螃蟹,要比生活在溫帶表親的容忍度更低:就算牠們對平均溫度的容忍度高,但牠們的容忍極限只比正常生活的溫度高出幾度而已;只要連續幾天出現不正常高溫,就可能致死。」

「到了冬天,南極洋的水溫可能降至攝氏零下二度,已經低於淡水的冰點;就算是海水在這樣的溫度下,也開始會有冰晶形成,血液與體液的鹽度比海水低,因此冰在魚體內要比在體外更容易形成。對活細胞來說,冰代表著死亡:銳利的冰晶會如同短彎刀一般劃破細胞膜。在更大的尺度,冰還可能堵在微血管中,引發腦中風。因此,生活在極地的魚類必須隨時防止冰塊在牠們的體內生成。

在一千萬到一千四百萬年前,南極洋開始季節性的冰凍後,其中的居民就被迫要適應這樣的變化;而最成功的,要屬南極魚亞目這種統稱為「冰魚」的小魚種了。

牠們是最早演化出一組非凡基因的生物,這組基因製造了驚人的天然抗凍蛋白。抗凍蛋白具有兩種功能,首先,它們改變了生物的內在環境,降低了血液的冰點,使得冰晶不會生成;其次,如果冰晶還是生成了,抗凍蛋白會迅速黏在冰晶表面,將其包住。這是一種直接干預,實質干擾冰晶的物理性質,使其不易擴大、溶解,或在結凍。」

「化學家根據魚類的抗凍蛋白設計了一整批的產品。與傳統的抗凍劑乙二醇相比,抗凍蛋白既有效又無毒。你可以在超級市場買到許多耐熱冰淇淋,其中加了少量抗凍蛋白使其不會輕易融化,也不會形成體積過大的冰晶。」