當前位置:
首頁 > 知識 > 藍色血液的活化石動物,5億年後仍然還是「我行我素」沒有進化

藍色血液的活化石動物,5億年後仍然還是「我行我素」沒有進化

每當春夏繁殖季節,雌雄鱟便結為夫妻,成雙結對爬到沙灘上掘穴產卵。此時若捉住雌鱟,「痴情」的雄鱟決不鬆手。如果捉住雄鱟,它往往即刻放開妻子,意猶「快逃命吧」,寧願犧牲自己。雌鱟則全然不顧「夫妻恩愛」,溜之大吉……

夏天的傍晚,在北部灣的海灘上常看到臉盆大小的圓「蟹」馱著另一隻較小的同伴蹣跚而行。它那「蟹殼」如瓢如盔,青褐色,身後拖著的尾巴如出鞘的劍,晃來晃去,而且其狀怪異,行為詭秘,因此在《本草綱目》中被稱為「鬼鱟」。其實,這是一對鱟夫妻,它們正在尋找稱心如意的「產房」,以便讓兒女們出世後能夠茁壯成長。鬼鱟之所以行為詭秘,是因為其中隱藏著許多「高科技」的絕技,其水平甚至夠上諾貝爾獎,令人嘆為觀止。

四眼怪物

鱟眼的精細結構及其原理就與諾貝爾獎結緣。

美國科學家、洛克菲勒大學的凱弗·哈特蘭教授1931年開始研究鱟眼的單根視神經纖維和感受器,他又於1954年研究了鱟眼感受器的側抑制性及其相互作用,成績卓越,1967年終因對鱟視覺的研究取得重大成果而榮獲「諾貝爾醫學或生理學獎」。

現在我們知道,鬼鱟有四隻眼睛並且各司其職,是地球上名副其實的「四眼怪」。其頭胸甲的前端有直徑不足半毫米的兩隻小眼。這對眼睛小是小,但對紫外光非常敏感,可謂「紫外線感測器」,被用來感知亮度、辨別身處陰暗的早晨還是月光朦朧之夜,彌足珍貴。

在鬼鱟頭胸甲的兩側則有一對複眼。在光學或電子掃描顯微鏡下,可以發現複眼的超微精細結構。原來,複眼的外形呈半球形,表面覆蓋著角膜層,由800~1200個小單眼組成。每個小單眼都是橢圓形,有角膜、晶錐、色素細胞、視桿、視網膜細胞等部分,是一個獨立的感光單位。每8個小視網膜細胞又排列成桔瓣狀結構,其精細程度堪稱世間一絕,令人驚嘆不已。

哈特蘭發現,鱟的複眼能形成一種側抑制網路,使物體的圖像更加清晰。其原理是,圖像會因隨機媒質的干擾而變模糊,側抑制網路具有提高圖像的反差和光信號的信噪比的作用,還能矯正複眼的屈光系統,因而提高了圖像的清晰度。也就是說,在光線強時,斜射的光被色素細胞吸收,只有直射光射到視桿,被視神經所感受,從而形成一個像點。諸多像點組合在一起,就形成一幅高清晰的圖像。而在光線弱時,則色素細胞收縮;除直射光外,每個單眼內的視桿同時感受相鄰單眼折射而來的光線,因而也能構成清晰的圖像。這一原理被應用於電視機和雷達技術中,大大提高了電視圖像的清晰度和雷達的靈敏度。

鬼鱟們辨識心儀的戀人或天敵決不會出錯。因為其複眼還是一種精確制導信息處理系統,能夠自動識別目標。仿照鱟的複眼,科學家又研究出了一種多模複合制導技術,用于軍事上打擊目標,精確度極高。

藍血精靈

眾所周知,人血是紅的,是因為血紅蛋白的存在。血紅蛋白是一種複合蛋白,由血紅素和珠蛋白結合而成。血紅素中含有二價鐵離子Fe2 ,二價鐵是紅的,與氧結合時形成鮮紅的氧合血紅蛋白,血自然就紅了。

但是,血未必都是紅的。鬼鱟的血就是藍的!

那麼,我們可以類比一下,鱟血之所以是藍的,是否因為血藍蛋白的存在呢?答案是肯定的。

血藍蛋白是動物界中又一種呼吸蛋白,含有兩個直接連接多肽鏈的銅離子。它易於與氧結合,也易於與氧解離,是已知的唯一可與氧可逆結合的銅蛋白。其中,銅以二價離子形式Cu2 與蛋白結合。在電子顯微鏡下,血藍蛋白分子呈環形、五角形、十字形和蝴蝶結形等構型。它在氧合狀態下為藍色,因此鱟血是藍的;而在脫氧狀態下,鱟血則為無色升白色。

已知動物界中只有三種呼吸蛋白:血紅蛋白、蚯蚓血紅蛋白和血藍蛋白,後者尤為獨特。

鱟血的血藍蛋白由六聚體組成,每個亞單位含有一個氧合中心。血藍蛋白的主要功能首先是輸送氧氣。但是,它不僅有輸氧功能,而且與能量的貯存、滲透壓的維持以及鱟蛻皮過程的調節有關。另外,它還具有酚氧化物酶活性,是一種重要的免疫分子,具有多種免疫功能。

血藍蛋白具有廣譜抗病毒、細菌和真菌的功能,而且抗毒機理獨特。這一點尤為寶貴,它極有可能成為抗菌、抗病毒及抗腫瘤藥物的新來源。

人血中不同的細胞分工明確,比如白細胞吞噬病原體、紅細胞輸送氧氣等等。鱟的血細胞比較原始,只有變形細胞一種,但功能多樣。當病菌的毒素入侵時,變形細胞即刻釋放出一種凝固蛋白,將毒素一起凝固。此法雖簡陋,卻行之有效。人類因此從鱟血中提取鱟試劑,用於疫苗、注射液、飲料、奶製品等藥物或食品中是否含有內毒素的檢測,快速而準確,甚至還被送上外太空,用以偵測有機體。這是鬼鱟的一大貢獻。

婦唱夫隨

有一句成語,叫「夫唱婦隨」,常用以指夫妻和睦。

鬼鱟卻反其道而行之:婦唱夫隨。每當春夏繁殖季節,雌雄鱟便結為夫妻,形影不離。即雄鱟以彎鉤狀的第二對附肢(抱接器)抱住雌鱟,肥大的雌鱟便馱著瘦小的丈夫蹣跚而行,成雙結對地爬到沙灘上掘穴產卵。此時若捉住雌鱟,「痴情」的雄鱟決不鬆手,一捉就是一對。如果硬將它們分離,只帶走雌鱟,雄鱟則依然在原地尋找,不離不棄。如果捉住雄鱟,它往往即刻放開妻子,意猶「快逃命吧」,寧願犧牲自己。雌鱟則全然不顧「夫妻恩愛」,溜之大吉。有人將鱟稱為「海底鴛鴦」,差矣!那只是雄鱟一廂情願而已,婦唱夫隨才是真。

當然,我們也不能苛求於雌鱟,因為悠悠萬事,惟繁衍為大。雄鱟被捉,可由其他雄鱟替而代之;雌鱟被捉,損失的卻不止數千上萬個後代。

鱟一生需要脫16餘次皮、歷經12年以上的漫長歲月,才能生兒育女,實屬不易。如此說來,雌鱟的行為系進化論使然,逃之夭夭也無可厚非。而且雌鱟產下的卵,又有大量的被鱟的天敵——紅腹濱鷸等享用。

在美國東部的伍茲霍爾海灘和特拉華灣海灘上,每當鱟的繁殖季節,鱟們還沒有從海里爬上岸,大批的紅腹濱鷸早就如期而至,焦急地等待著大餐的到來。試想如果沒有大批鱟卵的滋補,紅腹濱鷸能完成從南美洲最南端到北極的艱苦遷徙嗎?

雄鱟多於雌鱟時,實行一妻多夫制:多個雄鱟伴隨一個雌鱟。雌鱟在沙灘上用第六對附肢挖若干淺坑,每坑中產卵二三百枚,背上的丈夫或追隨者隨即用精液將卵覆蓋。數周后幼體即從卵中孵出。

世人看到雄鱟總是緊緊抱住雌鱟,便以為它們實在是些「大色鬼」,似乎長時間在交配。其實又錯了,那不過是一種假交配行為——它們是在做體外受精,根本無須交配。它們熱情地抱在一起,一是圖個默契,二是圖個及時,即雌鱟產卵之後,雄鱟「趁熱」撒上精液,使卵寶寶早早受精。之後潮水來了,立刻被泥沙埋沒,濱鷸們也因之奈何不得了。

活化石

2008年,加拿大科學家在馬尼托加巴湖岸的奧陶紀地層中發現了世界上最古老的鱟化石。這些化石包括古鱟的外殼碎片和複合眼,與它們的現代同類很相似。這說明早在5億年前,鱟就這般怪模怪樣地生活在地球上了。

加拿大安大略省皇家博物館的研究員大衛·魯德說:「我們並不期望古鱟與現代鱟很相似,然而它們卻真的很相似。事實上,鱟從遠古以來,在歷史長河中並沒有多大改變。」因此,可以說鱟是地球上不多見的寶貴活化石之一。

了解鬼鱟如何自我調節以適應環境,有助於深入研究海洋以及整個地球的生態系統。可以猜想:一方面近五億年來儘管地球經歷了造山運動、海侵海退、冰川廣布、小行星撞擊、地震海嘯等滄桑巨變,但就總體而言,與上古時代及至地球形成的早期相比,海洋已經相對穩定了。鬼鱟們尚能容忍便得過且過,即便有不少鱟在災難中犧牲了,也還是有很多活了下來。

另一方面,鱟的祖先可能長久生活在變化劇烈的海洋環境中。那時候,海水的溫度、鹽度和食物以及潮間帶等都在發生急劇的變化,所謂「適者生存」,因而也就迫使它們練就了一身適應這種環境變化的詭異絕技,以至一勞永逸,以不變應萬變。

陳了上述「高技術」絕技,鬼鱟還有以下詭異小技:

兩棲書鰓 鬼鱟的後五對條板狀附肢的外肢節內側,有血管密布的150~200頁薄板狀書鰓,靠著它,鱟既可在水中呼吸,也可在陸上潮濕處吸收氧氣。因而,它們在陸地上生活一周以上依然健康。

游步皆可 鬼鱟可以背朝下拍動書鰓游泳,如船形,是為「鱟帆」。但它更喜歡鑽進泥沙或在陸上以步足爬行。如果不幸在硬地上摔個跟頭底朝天了,還可以用劍尾撐地將身體支個夾角,啪地翻過來。如此啪啪地不斷翻轉,竟可逃離乾涸地帶。

超耐飢餓 鬼鱟的食性廣泛,含軟體、環節或腕足動物、蠕蟲以及海葵、海藻等等,甚至泥沙中的有機「雜碎」皆可充饑。必要時,成年鱟會來個「辟穀」,連續絕食十個月也餓不死它。

自保無虞 鱟肉口感較差,食用後又有過敏和中毒性休克等危險,所以一直來為人類和許多動物所不齒。《本草綱目》里早有記載:「鬼鱟,食之害人。」鱟的外殼堅硬如盔甲,也令其他動物望而生畏。鱟的天敵很少,因而能自保無虞。

總之,不管你滄海桑田也好,萬般進化也罷,縱然古猿變成了人,鬼鱟以其「高技術」絕技,依然我行我素。它的遺傳基因表現了高度的保守性。如此這般,倏忽就是五億年!

喜歡這篇文章嗎?立刻分享出去讓更多人知道吧!

本站內容充實豐富,博大精深,小編精選每日熱門資訊,隨時更新,點擊「搶先收到最新資訊」瀏覽吧!


請您繼續閱讀更多來自 宇宙百科探秘 的精彩文章:

盤點天生就是「瞎子」的幾種特殊動物!
鯨類總不缺少神秘,這種鯨魚擁有全世界最大的大腦經常在深海活動

TAG:宇宙百科探秘 |