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马里亚纳狮子鱼生活在海洋8000米深 “最深的深海鱼”如何承受住如此巨大的压力?

马里亚纳狮子鱼生活在海洋8000米深 “最深的深海鱼”如何承受住如此巨大的压力?

马里亚纳狮子鱼生活在海洋8000米深 “最深的深海鱼”如何承受住如此巨大的压力?

(神秘的地球uux.cn报道)据科技日报:随着深潜器技术不断发展,人们逐渐发现,茫茫深海之中并非一片死寂,无数生物在这一片漆黑之处繁衍生息。其中,生活在海面下大约8000米处的马里亚纳狮子鱼,是目前人们发现的“最深的深海鱼”。

作为对比,人类潜水的深度一般都在10—20米以内,最极限的深度也不过300来米。要知道,在水下8000米处,静水压大约是800个大气压左右,差不多相当于一头成年公牛站在你的指甲盖上。要是没有深潜器,人类是绝无可能到达这么深的地方的。

那么,深海鱼类是如何承受住如此巨大的压力呢?

抗压从鱼鳔的断舍离开始

大家在游泳的时候可能有这样一种体验:当你潜入游泳池底部的时候,会觉得耳膜有一种压迫感,甚至是有轻微的疼痛。这是因为耳膜外部的水压明显大于内部的气压,导致耳膜受到一个向内的压力。从这个例子我们可以得出一个结论:随着水深的增加,水压会远远大于气压,导致周围的水开始向内挤压充气的物体。

而大部分的硬骨鱼某种意义上就是一个充气的物体,因为它们体内有一个充气的鱼鳔。对于生活在浅海的硬骨鱼类来说,鱼鳔是它们非常重要的一个结构,可以帮助调整浮力,从而实现上浮或者下潜。但是对于深海鱼来说,充满气的鱼鳔无异于一个脆弱的气球,外部巨大的水压会毫无保留地挤压、蹂躏这个“气球”,直到它炸成碎片为止。因此,很多深海鱼在进化的过程中舍弃了鱼鳔这个危险的结构,转而依靠某些脂类来提供浮力。

相比于浅海中的鱼类,深海鱼的骨骼和肌肉含量都比较少,而脂质和胶质则相对较多。此外,深海鱼骨骼中软骨的比例也远高于浅海鱼。对于深海鱼来说,这都是为了适应深海生活所作出的必要的妥协。相比于骨骼和肌肉,脂质和胶质能更好地帮助鱼类对抗巨大的压力。

同时这样的身体结构还有另外一个好处,较低比例的骨骼和肌肉能降低深海鱼的能量消耗,而高比例的脂质则同时能够储存更多的能量,这对于身处营养贫瘠、氧气稀薄的深海鱼类来说是至关重要的。

深入细胞膜的强大抗压能力

以上提到的并不是深海鱼的全部本领。

要知道,静水压是无孔不入的,无论是宏观结构还是微观结构都会受到它的攻击。

当我们把视线聚集到微观世界就会发现,高压环境下,细胞膜的流动性会降低。简单来说,在深海之中细胞的细胞膜会变得更硬,这绝非一件好事。细胞膜是控制物质进出细胞的重要关口,细胞膜变硬会导致物质进出细胞更加困难。一旦细胞外的营养物质无法进入细胞,细胞内产生的废物难以运出细胞,生物将无法生存下去。

科学家发现,相对于浅海鱼来说,深海鱼的细胞膜上有着更多的不饱和脂肪酸,这让它们的细胞膜能在高压环境下保持较高水平的流动性,提高物质运输的效率。

高比例的不饱和脂肪酸能让深海鱼即使身处高压环境仍然拥有柔软的细胞膜,但如果一条深海鱼被捕捞上岸,它的细胞结构就会随之破坏,因为当它身处低压环境中时,细胞膜的流动性就有些过强,细胞膜过软,导致细胞很容易坏掉。

细胞膜并不是唯一受到高压影响的物质,蛋白质也难以逃脱这无处不在的压力。正常来说,受到高压影响的蛋白质会发生结构的改变和功能的丧失,而蛋白质的正常工作对于生物的生存至关重要。

幸好对于这一点深海鱼也有相应的应对策略。它们的某些蛋白质特定位点的氨基酸会被其他氨基酸所替换,提高其对压力的抗性。此外,有些蛋白质中的化学键数目和种类也会发生一定变化。这种变化导致了蛋白质三级结构的改变,从而加强了蛋白质结构的刚性,也就提高了其对高压环境的适应性。

也有研究发现深海鱼体内氧化三甲胺的含量远高于浅海鱼。氧化三甲胺是一种非常重要的蛋白质稳定剂,它能够帮助变性的蛋白质恢复原来的结构,从而恢复其正常功能。深海鱼体内大量的氧化三甲胺能够帮助它们细胞内的蛋白质维持原有的结构和功能,从而保证细胞的活性。




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