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探索会发光的生物:马陆在黑暗中发光是为让老鼠和其他捕食者知道它不好惹

萤火虫闪着光芒,穿梭在美国田纳西州的一个夏夜中,上演着一场诱惑未来伴侣的精采发光秀。 PHOTINUS CAROLINUS AND PHAUSIS RETICU

萤火虫闪着光芒,穿梭在美国田纳西州的一个夏夜中,上演着一场诱惑未来伴侣的精采发光秀。 PHOTINUS CAROLINUS AND PHAUSIS RETICULATA. PHOTO: DAVID LIITTSCHWAGER

超过90个真菌物种会在黑暗中发光,包括图中这种产自巴西、称为「椰花」的萤光蘑菇。它们发出的光可能会引诱能帮它们传播孢子的昆虫。 NEONOTHOPANUS GA

超过90个真菌物种会在黑暗中发光,包括图中这种产自巴西、称为「椰花」的萤光蘑菇。它们发出的光可能会引诱能帮它们传播孢子的昆虫。 NEONOTHOPANUS GARDNERI. PHOTOS: DAVID LIITTSCHWAGER

在这张以长曝手法拍摄的照片中,三只巴西叩头虫背上的生物光形成一道道光芒。这种虫用光来吸引交配对象,或许也用它来吓走可能的捕食者。 ELATERIDAE. PHO

在这张以长曝手法拍摄的照片中,三只巴西叩头虫背上的生物光形成一道道光芒。这种虫用光来吸引交配对象,或许也用它来吓走可能的捕食者。 ELATERIDAE. PHOTO: DAVID LIITTSCHWAGER

马陆在黑暗中发光是为了让老鼠和其他捕食者知道它不是好惹的。不顾警告的下场就是满嘴的氰化物。 MOTYXIA SEQUOIAE. PHOTOS: DAVID LI

马陆在黑暗中发光是为了让老鼠和其他捕食者知道它不是好惹的。不顾警告的下场就是满嘴的氰化物。 MOTYXIA SEQUOIAE. PHOTOS: DAVID LIITTSCHWAGER

光明之塔,也是毁灭之塔。在夜里,白蚁丘内的叩头虫幼虫会发出亮光。被光吸引而来的生物浑然不知自己即将被吃下肚。 PHOTO: ARY BASSOUS

光明之塔,也是毁灭之塔。在夜里,白蚁丘内的叩头虫幼虫会发出亮光。被光吸引而来的生物浑然不知自己即将被吃下肚。 PHOTO: ARY BASSOUS

(神秘的地球报道)据美国国家地理(撰文:奥莉薇雅.贾德森 Olivia Judson 摄影:大卫.李特舒瓦格 David Liittschwager):现在是晚上10点,而我正站在「西方飞行者」的暗房中;这是一艘属于蒙特里湾水族馆研究所的研究船。灯是关的,空气又热又闷,加上我们位在加州海岸外80公里的海上,所以地板不停地摇晃。我觉得有点反胃,但是我不在意。桌上的小碟子里放着一只刚捉到的动物。那是一种称为栉水母的海中生物,身长约5公分,看似一个凝胶状的透明铃铛,身体侧面有许多栉板。一碰它就会发光。

瞧。世界生物光权威之一的史蒂芬.哈德克就要用玻璃棒轻碰那只动物了。我们全都往前倾,争相观看。有了。一时间,碟子里浮现栉水母鬼魅般的形体;形成那个影像的淡蓝色光辉先是旋转,然后逐渐消散,仿佛栉水母本身就这么凭空消失。

那一幕美极了,感觉很空灵,还带着些许神秘感。由于这种特殊的栉水母生活在海面下很深的地方,所以见过它们的人类寥寥无几。

这种发光的能力―亦即生物发光―既稀松平常又魔幻神奇。魔幻神奇所指的是那种微微发光的迷人之美。稀松平常则是因为许多生物都具有这种发光能力。陆地上最为人所悉的例子就是会在温暖夏夜中闪着亮光吸引配偶的萤火虫。不过还有其他会发光的陆生动物,其中包括某些虫子、一种陆生螺、数种马陆、以及―你没有看错―某些蕈菇。

但是,真正的灯光秀其实在海中。海里的发光生物多到令人咋舌,比如说介形虫,这种微小动物看起来像是有脚的芝麻籽,会发出闪光来吸引伴侣,宛如海里的萤火虫。还有双鞭毛藻,或称旋鞭毛藻,这种如微细尘土般大的生物因为身上有两根鞭毛、并且会做出回旋动作而得名。只要周遭的水晃动,双鞭毛藻就会发光;在黑夜中海泳或行船时偶尔会看见的大片光点或光轨,通常是双鞭毛藻的杰作。

此外还有会发光的鱼、乌贼、水母、虾子、前面提过的栉水母、某些种类的蠕虫,以及海参。也有会发光的管水母目动物;这种捕食者呈长条状,有着又长又会螫刺的触手。同时亦有会发光的放射虫;这种变形生物典型上是以群聚的方式生活。更不用说还有会发光的细菌。确切地说,在已知所有会发光的生物群中,超过五分之四是存在于海中。

那么,海洋到底有何特别之处?我登上「西方飞行者」就是为了一探究竟。

海洋是地球上最大的栖地,占地表面积超过七成,平均深度约3600公尺。由于海洋具有宛如异世界及对人类而言不宜居留的性质,所以大部分尚未被探索,特别是那些既不是丰饶渔场、也没有珊瑚礁或深海热泉等热门研究对象的广阔海域。

这次考察的领队哈德克关注的就是这些广阔的海域。 「我想调查别人不调查的地方,」他跟我说。他和同事曾在过去的考察行程中率先发现一些会发光的物种并加以描述。其中最著名的物种之一就是「绿色轰炸机」;这是一种深海蠕虫,遭到攻击时会射出散发绿色亮光的囊袋,也就是它们的「炸弹」。

为了探索海洋深处,哈德克和同事使用一台遥控载具,简称ROV。这台遥控载具能捕捉移动速度缓慢的动物并将活体带回;它上面安装了摄影机、灯具、感应器和缆线,还有一对机械手臂、一组两端都有盖子的透明塑胶桶和一把普通的厨房用抹刀。厨房用抹刀?

「那是做什么用的?」我手指着它问。

「在海床上挖掘,」哈德克说。

早上7点,遥控载具准备下水。头戴安全帽的人员匆忙地走动着,做最后的确认。然后,一只巨大的金属手臂把遥控载具从甲板上吊起。接着,遥控载具原本所在的甲板打开来露出一个正方形开口,下方数公尺处就是海水。金属手臂将遥控载具放入水中;过了一会儿,它便消失在浪涛之下。

以一种生活环境来说,海洋有两个特性。首先,它几乎没有任何可供躲藏的地方。这意谓着「不可见性」的弥足珍贵。海洋另一个奇特的地方是在往下潜时,日光会逐渐消失。红光最先被吸收,然后光谱上的黄光和绿光消逝,只剩下蓝光。到了200公尺深处,海中变成一种永久的微光,而到了600公尺深处时,连蓝光也逐渐淡出。这代表大部分的海洋是漆黑一片。日夜皆然。这些因素综合起来,让光变成了一种特别有用的武器―或者掩蔽。

我们来想想不可见性的问题。在上层的海洋,也就是光仍能抵达的部分,任何无法与海水融为一体的生物都处于被捕食者发现的危险中。要体会这种感觉,你可以想像自己在太平洋中潜水。在你的上方,海水与天空交会之处看起来是一片银色。你下方的海水则逐渐变成深蓝色。往其他方向看去,都是阴暗的绿灰色。你看不见海床,但它就在你下方超过3000公尺、令人头晕目眩的深处。突然间,你意识到自己有多么脆弱:你是一片与银色海面形成对比的大黑影,任何可能正在下方游动的饥饿动物都看得到你。

很多生物解决这个问题的方法就是等到晚上才升到海面下。也有许多生物演化出了鬼魅般的透明模样来解决问题。下潜时,你最先会注意到的就是你所看见的生物,从水母到游动的海螺,几乎都是透明的。还有一种解决方式:某些鱼类―比如说沙丁鱼―利用银色的身体侧面来淡化它们形成的黑影。银色具有镜子的功能,让这些动物能透过反射周遭海水的亮光来融入背景中。

有的生物―例如北方霞虾、某些鱼类和多种乌贼―则是利用光。怎么做呢?它们会从腹部发光,与上面照下来的光线合而为一。此举能让这些动物将它们的黑影伪装起来,仿佛披上了某种隐形斗篷。这件斗篷可以随心所欲地开启和关闭―甚至还能调节光量。举例来说,北方霞虾能根据周围海水的亮度来改变自身发出的光量。如果上空有云朵飘过、短暂遮住了光线,这种虾子就会随之减少发光。

但如果目标是不被看见,为何从栉水母到双鞭毛藻在内的许多生物都会在受到碰触或周遭海水出现扰动时发光?原因有两个。第一,突然发出大量光芒可能会惊吓到捕食者,猎物便可趁机逃走。例如某种深海乌贼,它会突然发出大量的光,然后迅速遁入暗处。绿色轰炸机则会射出光弹,接着趁捕食者的注意力被光转移时,消失在黑暗中。栉水母能在捕食者冲向它留下的残光之际,消失得无影无踪。

第二,从「敌人的敌人就是朋友」的原理来看,发光或可引出捕食者的捕食者。这种「防盗警报」效应对双鞭毛藻等游不快的微小生物来说可能格外重要:海水对这类极小的生物而言过于黏稠,令它们无法迅速逃走。 (那种情况就像人尝试在糖浆里游动一样。)它们的主要防御方法不是打斗也不是逃走―是发光。

它们发出的闪光会引来在海水中徘徊等待的鱼。当虾子之类专吃双鞭毛藻的小生物扰动海水、促使双鞭毛藻发光时,鱼就更容易发现虾子并将它们吃掉。

当这种一遇到扰动就发光的生物偶尔大量出现时,从它们中间通过会像是穿越「光雷」区一般。一只迅速游过的鱼会像流星般发光;经过的船只会在水面留下一道光亮的尾迹。凡是不想被发现的生物,最好都避开这种发光生物聚集的区域。即使在最深、最暗的海中,隐身也是一门艺术。事实上,多数深海动物都演化成了黑色或红色。这些颜色能让它们在深海猎食者用探照光在黑暗中搜寻猎物时,不被照出来。虽然生物光多为蓝色或绿色,部分猎食者,如某些巨口鱼,却会发出大多数深海动物都看不到的红光。

遥控载具是从船上一间没有舷窗的控制室内操作的。观看那些萤幕真是不可思议地令人入迷。摄影机的解析度很高―这样才能看见极微小的生物,还有惊人的细节。不过大部分时间我们只能看到「海雪」―许多在水中慢慢下沉的污泥微粒。

然而,画面上偶尔会出现动物。或许是只水母。也或许是只小虾子。又或者―等等!哇!我差点被咖啡呛到。萤幕上刚刚出现了一条鱼,我曾经读过这种鱼的资料,但没有亲眼见过它。这条鱼大体上和一般的鱼差不多,但它头上长了根长长的柄,柄的尾端有个东西,看起来像只肥美多汁的发光蠕虫。其实那不是蠕虫,而是鱼身体的一部分;鱼以这只「蠕虫」为饵,引诱不够谨慎和饥肠辘辘的猎物自投罗网。这种鱼是鮟鱇鱼,它是深海中最贪婪的捕食者之一。鮟鱇鱼和会追逐猎物的鲨鱼不同,是伏击型捕食者,会藉由发光的饵来引诱猎物接近,然后发动突击。

就这个例子而言,发光的不是鱼本身,而是寄生在诱饵内的发光细菌。这是种互惠关系;细菌有栖身之处,鱼则得到细菌所发的光。类似的关系也存在于几个其他的生物群体,但是很罕见。多数发光生物都是自行发光的。

发光需要三种要素:氧、萤光素和萤光素酶。萤光素是能与氧产生化学作用,同时以光子形式放出能量、形成闪光的分子。萤光素酶则是引起氧与萤光素产生化学作用的分子。换句话说,萤光素是发光的分子,萤光素酶则促成发光。

演化出发光能力似乎是相对容易的―至少已有40种不同的动物谱系分别发展出了此种能力。这或许并不令人讶异:发光的要素通常并不难取得。许多物质都能充当萤光素酶。在黑暗中,将蛋白、氧气和从水母身上取得的萤光素混在一起,大概就会闪现一团蓝光。此外,海洋中只有食物链最底层的生物才必须自己制造萤光素。其他生物原则上都能从食物中获得萤光素:因此,就如同人类吃柳橙获得维生素C一样,某些海洋动物也会因为吃下会发光的食物而获取萤光素。这意谓着一种可能性:发光生物在海中较常见,部分原因是发光的要素在海中比较容易取得。

说到会发光的食物,不免要提出一个古怪的问题。如前文所述,许多在大海中生存的动物演化出透明的身体,是因为这样能让它们较难被发现。但是如果透明的生物吃下发光的食物―不妙!它就会突然变得非常容易被发现。这就是许多身体透明的动物却有着不透明内脏的原因。

遥控载具浮出水面,大家开始忙进忙出。所有捕获的动物都急忙被送到冷房,好让它们在等待检验时维持舒适的状态。此刻又是晚上10点,我再度身处暗房中。桌上的小碟子里装着另一个发光生物的活体样本。

我在「西方飞行者」上的航行结束数个​​月后,造访了波多黎各的维奎斯岛。这座小岛因为「生物湾」而闻名于世―那片烧瓶状的湾澳聚集了无数的双鞭毛藻。

夜幕低垂。月亮尚未升起,整座岛上只有少数几盏路灯,因此满天都是星星。我坐在一艘透明的小船上,这是导览团行程的一部分。我们停在海湾中央,看着幽暗的海水和星光闪闪的夜空,听着导游讲述这里所面临的挑战―游客数量增多,以及岛上房屋和道路愈建愈多造成光害增加。虽然现在路灯很少,它们的影响却显而易见:光线照不到的那一端海湾明显暗了许多,双鞭毛藻的闪光也明显地比较亮。就在导游讲解时,一条鱼在水中迅速游过,看起来仿若流星。

我们开始往前移动。我这艘小船落后其他团员,而我有一种错觉,仿佛在这里的只有我和我的同伴。我们往前划动,小船的移动惊扰了微生物,于是它们发亮,形成一道鲜明闪烁的光流。我隔着小船的透明船底观看它们,强烈地感受到这片海水宛如天空的一部分,而我们正划在点点繁星当中。





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