萬(wàn)物有科學(xué)

　　隨著深潛器技術(shù)不斷發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，茫茫深海之中并非一片死寂，無(wú)數(shù)生物在這一片漆黑之處繁衍生息。

　　其中，生活在海面下大約8000米處的馬里亞納獅子魚(yú)，是目前人們發(fā)現(xiàn)的“最深的深海魚(yú)”。作為對(duì)比，人類(lèi)潛水的深度一般都在10—20米以?xún)?nèi)，最極限的深度也不過(guò)300來(lái)米。要知道，在水下8000米處，靜水壓大約是800個(gè)大氣壓左右，差不多相當(dāng)于一頭成年公牛站在你的指甲蓋上。要是沒(méi)有深潛器，人類(lèi)是絕無(wú)可能到達(dá)這么深的地方的。

　　那么，深海魚(yú)類(lèi)是如何承受住如此巨大的壓力呢？

　　抗壓從魚(yú)鰾的斷舍離開(kāi)始

　　大家在游泳的時(shí)候可能有這樣一種體驗(yàn)：當(dāng)你潛入游泳池底部的時(shí)候，會(huì)覺(jué)得耳膜有一種壓迫感，甚至是有輕微的疼痛。這是因?yàn)槎ね獠康乃畨好黠@大于內(nèi)部的氣壓，導(dǎo)致耳膜受到一個(gè)向內(nèi)的壓力。從這個(gè)例子我們可以得出一個(gè)結(jié)論：隨著水深的增加，水壓會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣壓，導(dǎo)致周?chē)乃_(kāi)始向內(nèi)擠壓充氣的物體。

　　而大部分的硬骨魚(yú)某種意義上就是一個(gè)充氣的物體，因?yàn)樗鼈凅w內(nèi)有一個(gè)充氣的魚(yú)鰾。對(duì)于生活在淺海的硬骨魚(yú)類(lèi)來(lái)說(shuō)，魚(yú)鰾是它們非常重要的一個(gè)結(jié)構(gòu)，可以幫助調(diào)整浮力，從而實(shí)現(xiàn)上浮或者下潛。但是對(duì)于深海魚(yú)來(lái)說(shuō)，充滿氣的魚(yú)鰾無(wú)異于一個(gè)脆弱的氣球，外部巨大的水壓會(huì)毫無(wú)保留地?cái)D壓、蹂躪這個(gè)“氣球”，直到它炸成碎片為止。因此，很多深海魚(yú)在進(jìn)化的過(guò)程中舍棄了魚(yú)鰾這個(gè)危險(xiǎn)的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)而依靠某些脂類(lèi)來(lái)提供浮力。

　　相比于淺海中的魚(yú)類(lèi)，深海魚(yú)的骨骼和肌肉含量都比較少，而脂質(zhì)和膠質(zhì)則相對(duì)較多。此外，深海魚(yú)骨骼中軟骨的比例也遠(yuǎn)高于淺海魚(yú)。對(duì)于深海魚(yú)來(lái)說(shuō)，這都是為了適應(yīng)深海生活所作出的必要的妥協(xié)。相比于骨骼和肌肉，脂質(zhì)和膠質(zhì)能更好地幫助魚(yú)類(lèi)對(duì)抗巨大的壓力。

　　同時(shí)這樣的身體結(jié)構(gòu)還有另外一個(gè)好處，較低比例的骨骼和肌肉能降低深海魚(yú)的能量消耗，而高比例的脂質(zhì)則同時(shí)能夠儲(chǔ)存更多的能量，這對(duì)于身處營(yíng)養(yǎng)貧瘠、氧氣稀薄的深海魚(yú)類(lèi)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。

　　深入細(xì)胞膜的強(qiáng)大抗壓能力

　　以上提到的并不是深海魚(yú)的全部本領(lǐng)。

　　要知道，靜水壓是無(wú)孔不入的，無(wú)論是宏觀結(jié)構(gòu)還是微觀結(jié)構(gòu)都會(huì)受到它的攻擊。

　　當(dāng)我們把視線聚集到微觀世界就會(huì)發(fā)現(xiàn)，高壓環(huán)境下，細(xì)胞膜的流動(dòng)性會(huì)降低。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，在深海之中細(xì)胞的細(xì)胞膜會(huì)變得更硬，這絕非一件好事。細(xì)胞膜是控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的重要關(guān)口，細(xì)胞膜變硬會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞更加困難。一旦細(xì)胞外的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)無(wú)法進(jìn)入細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的廢物難以運(yùn)出細(xì)胞，生物將無(wú)法生存下去。

　　科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于淺海魚(yú)來(lái)說(shuō)，深海魚(yú)的細(xì)胞膜上有著更多的不飽和脂肪酸，這讓它們的細(xì)胞膜能在高壓環(huán)境下保持較高水平的流動(dòng)性，提高物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男省?/p>

　　高比例的不飽和脂肪酸能讓深海魚(yú)即使身處高壓環(huán)境仍然擁有柔軟的細(xì)胞膜，但如果一條深海魚(yú)被捕撈上岸，它的細(xì)胞結(jié)構(gòu)就會(huì)隨之破壞，因?yàn)楫?dāng)它身處低壓環(huán)境中時(shí)，細(xì)胞膜的流動(dòng)性就有些過(guò)強(qiáng)，細(xì)胞膜過(guò)軟，導(dǎo)致細(xì)胞很容易壞掉。

　　細(xì)胞膜并不是唯一受到高壓影響的物質(zhì)，蛋白質(zhì)也難以逃脫這無(wú)處不在的壓力。正常來(lái)說(shuō)，受到高壓影響的蛋白質(zhì)會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)的改變和功能的喪失，而蛋白質(zhì)的正常工作對(duì)于生物的生存至關(guān)重要。

　　幸好對(duì)于這一點(diǎn)深海魚(yú)也有相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略。它們的某些蛋白質(zhì)特定位點(diǎn)的氨基酸會(huì)被其他氨基酸所替換，提高其對(duì)壓力的抗性。此外，有些蛋白質(zhì)中的化學(xué)鍵數(shù)目和種類(lèi)也會(huì)發(fā)生一定變化。這種變化導(dǎo)致了蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的改變，從而加強(qiáng)了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的剛性，也就提高了其對(duì)高壓環(huán)境的適應(yīng)性。

　　也有研究發(fā)現(xiàn)深海魚(yú)體內(nèi)氧化三甲胺的含量遠(yuǎn)高于淺海魚(yú)。氧化三甲胺是一種非常重要的蛋白質(zhì)穩(wěn)定劑，它能夠幫助變性的蛋白質(zhì)恢復(fù)原來(lái)的結(jié)構(gòu)，從而恢復(fù)其正常功能。深海魚(yú)體內(nèi)大量的氧化三甲胺能夠幫助它們細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)維持原有的結(jié)構(gòu)和功能，從而保證細(xì)胞的活性。



關(guān)注【深圳科普】微信公眾號(hào)，在對(duì)話框：
回復(fù)【最新活動(dòng)】，了解近期科普活動(dòng)
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動(dòng)
回復(fù)【研學(xué)營(yíng)】，了解最新科普研學(xué)營(yíng)
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書(shū)籍】，了解最新科普書(shū)籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】，了解最新團(tuán)體定制活動(dòng)
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥(niǎo)知識(shí)】，學(xué)習(xí)觀鳥(niǎo)相關(guān)科普知識(shí)