真的有鲸鱼会像少年派里的那条一样发光吗?

紫鹬 科学松鼠会 2018-01-12


一直都觉得,海洋生物有种神秘的魅力。


可当真要以美为主题,具体用文字来写某个物种时,一下又不知怎样做才好,眼前闪现的都是些游移不定的光影。


就像一部电影所描述的:幽蓝幽蓝的海,小船的尾迹里发比夜空里还要多的星光,忽然挥着长翅的巨兽从水中跃出,将身披的海水里的星光打碎,蓝绿色的火花飞溅……这样的场景,若不是用眼睛亲见,只靠无力的文字来欣赏它在是有点浪费审美情操。



少年派的这一段镜头并非奇幻,最多只是夸张。它可以是这颗星球上最微小的发光生物和最大的动物一起创造出的真实景象。它们生活的世界,海洋,我们人类只探索了大约5%。迷人的,是海的深邃。地球上的生命诞生于此,这里充满着无限可能。


并不是鲸本身会发出蓝绿色的荧光,发光的是沾在鲸身上的海水里的一类单细胞生物,它们靠两根鞭毛的摆动游泳,被简单粗暴地称作双鞭毛虫类(Dinoflagellata),有的还能光合作用,因此又叫双鞭毛藻,或者因为细胞穿着盔甲而被叫做甲藻,这些称呼是植物学家和动物学家在抢生意的例证。


实际上,双鞭毛虫并非植物或动物,而是古老的"原生生物",我们熟悉的多细胞动物或植物的最基本形态在地球上初次亮相,比它晚了好几亿年。顺带提一句,包括炖老鸭汤用的海带在内的不少多细胞藻类,其实也跟植物关系不大,它们祖上和双鞭毛虫跟沾亲。


不进行光合作用的双鞭毛虫,主要吃硅藻为生,而进行光合作用的种类,似乎是吞掉了硅藻没有消化掉,而让硅藻成了细胞里的一部分,持续用阳光制造营养。硅藻是一大类外壳是二氧化硅为主的光合生物,二氧化硅也是沙子的主要成分,硅藻们就像漂在海里晒太阳的活的沙子。下次你去海边旅游,必须要带上显微镜,不论是水边的沙子还是水里的硅藻,都是异常美丽的东西。


图为显微镜下形形色色的硅藻


是不是看上去很好吃?很多动物也是这么想的。硅藻和与它喜结连理的冤家双鞭毛虫,是海岸最常见的生产者,食物链的最底层。光合的双鞭毛虫有眼睛,可以据此向着光游动,有的种类的眼睛甚至有作为镜头的晶体以及类似视网膜一样的感光膜,对于一个单细胞生物来说,这就像是个奇迹!


好像偏离主题有点远了……双鞭毛虫发光是跟前面完全不同的故事。因为想吃它的动物很多,双鞭毛虫感受到水里的扰动就会发光,想吃它的家伙就暴露在了聚光灯下,也许它会逃走或被自己的冤家发现吃掉,这样双鞭毛虫就有了生存的机会。


当双鞭毛虫很多时,拍打在岸边的浪都会发光。比如2009的年元旦节在澳大利亚东南岸的礁湖里就出现了夜光藻(Noctiluca scintillans)的爆发。实际上不用跑到澳大利亚,这类双鞭毛虫长江口也有,人为污染海洋造成的赤潮,也有双鞭毛虫爆发的参与,于是白天红色的浪头在晚上也会发出蓝光,连聊斋里都有描述。不过由于赤潮产生的毒素,这奇丽景象对于别的海洋生物来说是场灾难。


2009年1月1日澳大利亚海边礁湖里的夜光藻爆发,右边是这种单细胞生物的特写照片


还好,并不只是生态灾难发生时才有美景。海洋生物发光,是常态而不是特例。1832年1月,年轻的达尔文搭乘贝格尔号经过加那利群岛的特内里费岛时,在笔记中写到"在船的航迹和一些地方,大海在发光,那是一种均匀的,有点像银河的色彩。"半年后,达尔文航行到了南美的拉普拉塔河口,又一次遇到发光的海洋,这次他看到的是圆形环状的光斑。


生物发光需要可以氧化的萤光素,和催化这个反应的蛋白质萤光素酶。这个从萤火虫发光得出的结论对于海洋生物也适用。在海洋里,"萤火虫"到处都是:单细胞生物、海绵、珊瑚、水母、乌贼、章鱼、磷虾、各种虾和别的甲壳类、海星、鱼类……尤其是在阳光无法到达的深海,生物发出的光是视觉能派上用场的唯一理由。


在李安的电影里,还出现过许多种发光的水母。有的水母是靠它体内的共生的双鞭毛虫的细胞来发光,但有的水母也可以自行发光。对了,2008年的诺贝尔化学奖桂冠,就由发现水母的绿色荧光蛋白的科学家摘取,天生丽质的维多利亚多管发光水母(Aequorea victoria)成了明星。


Aequorea victoria, 绿色萤光蛋白的主人。网上搜拉丁学名有更好的图片,但这张是公共版权图片里最好的了 = =


博物学家林奈把水母叫做美杜莎,美杜莎的魅力又何止只是发光而已。人们惊叹于这种几乎只有内外两层皮的辐射对称生物,竟有如此丰富的形态和色彩,以及如美杜莎一般致命的长发。它们没有力气也没有爪牙,却可以捕食甲壳类和鱼类。刺细胞,一种设计精巧的毒液的注射器,遍布它们的触手,只要有接触就足以让毒刺扎入受害者的皮肤,注入毒液。即使水母死后,刺细胞仍然可以做出同样的应激。然而对于人类来说,水母蜇一下只能是无心之失,是人主动撞上的。即便如此,澳大利亚箱形水母(Chironex fleckeri)可能是对人类来说最毒的动物,被蜇以后的剧痛让游泳者可能无法回到岸边就溺死了。然而毒辣的箱形水母的亲戚们,在德国博物学家海克尔的眼里却是风情万种。


恩斯特·海克尔《自然界的艺术形式》,图版78:立方水母纲


许多水母还有世代交替的生殖现象。也就是说,水母的精子和卵子结合以后发育成的后代不是水母的形态,而是水螅或者珊瑚虫一样,固定不动,像开在海底的微小的花。这朵小花并不和它的父母一样拥有性别,从自己的身体裂开小块来无性繁殖,直到又一世,才又变回水母去追求自己的另一半。因此水母的悲剧情侣,大多是不能相约来世相见的吧。


从这里可以看出水母、水螅和珊瑚的关系,它们其实出自同门,在久远的年月以前是一家,都属于刺胞动物。水螅和珊瑚似乎更多发展出了集体主义的生活,许多个体可以组成一个庞大的合体生物。我们知道珊瑚是由许多珊瑚虫构成的,可是它为什么像植物一样呢?奥妙在于,如果你想如同树一样一动不动地依赖阳光生活,那么,长成树枝状是最可行的方式。许多珊瑚体内都有光合作用的双鞭毛虫(是的,它又出现了!)共生,白天晒着太阳就是吃饭,所以要努力向阳光生长,珊瑚礁这时就相当于是一片森林,而到了夜晚,珊瑚虫的触手伸出觅食,一些珊瑚也会发出幽幽的光,森林就变成了迷幻世界。水母也有共生光合生物的种类,一些物种甚至基本上只靠晒太阳为生而失去了毒刺,不过它们可以自由漂浮追赶太阳,没必要变成树枝的样子。


多嘴一句,珊瑚礁是海里的热带雨林,是生物种类极其丰富,但又极其脆弱的生态系统,一旦破坏,千百年都难以复原。所以华丽的珊瑚本已经是自然的馈赠,请不要再把它们当作个人的礼物。我们应该下潜到珊瑚的世界里去赞叹,而不是让珊瑚在我们的世界变成枯骨。


大西洋海神鳃捕食银币水母


惹人喜爱的还有银币水母(Porpita porpita),它们并不是真正的水母,而是许多水螅一样的个体组成的群体,如同光芒万丈的蓝色太阳,漂浮在海面上生活。有些它的亲戚,例如著名的"葡萄牙风帆战舰"僧帽水母(Physalia physalis),拥有复杂的群体结构,所有"小我"的消化道连通"互诉衷肠",且分工明确,有的专门负责捕食,有的专门负责生殖,而像风帆一样的那个气泡,则专门负责帮我"大我"漂浮,在遇到危险时还能放一些气下潜,危险过后再浮上来。


说到这里就不得不提到另一类美得匪夷所思的生物,比如这只正在吃银币水母的大西洋海神海蛞蝓(Glaucus atlanticus),它全身拥有多达84个华丽露鳃,像鸟儿的飞羽一样,海蛞蝓是海里生活的类似没壳的蜗牛的种类的通称,这里的主角属于裸鳃目,海神鳃科。它们捕食银币水母和僧帽水母,把有毒的刺细胞收集在自己的露鳃顶部加以利用。


我最喜欢的裸鳃目海蛞蝓是"西班牙舞姬" 血红六鳃(Hexabranchus sanguineus)。它足有45厘米长,在遇到威胁时突然跃起,展开鲜艳的红色吓退敌人,一如热情的弗拉明戈的裙摆。



和海蛞蝓们同门的软体动物还有大家熟悉的各种贝类,以及让人惊叹的一些乌贼、章鱼等。章鱼不仅可以改变身体的颜色,还可以改变形状和外表的质感,让陆生脊椎动物变色龙望尘莫及。登峰造极者如拟态章鱼(Thaumoctopus mimicus),几乎可以拟态每一种它生活环境中的动物,比如狮子鱼,海蛇……这太猎奇了,已经不能算在我们"美丽的海洋生物"的讨论中了。


回到故事开始时真正的主角,那只跃出海面的座头鲸(Megaptera novaeangliae),它的学名来自那对挥舞着的接近体长一半的前肢,因此又叫大翅鲸。虽然它没有炫目的发光或者华丽色彩,甚至不是个子最大的鲸。但它牵动人心的是美丽的歌喉。可惜文字在这里再一次无能,无法将座头鲸那时而高昂激越,时而浅吟低唱,并重章叠唱,声声扣到心弦的声音展现,这是鲸类最复杂的歌声。如果要去研究这些声音的意义,会发现有的是千里传音的通讯,有的是千里相思的情歌,可大多数婉转无常的歌声,对我们来说只有让人敬畏的神秘,甚至带着宗教感。


是啊,它们在想什么?这些和我们亲缘不算太远的巨大哺乳动物,它们在想什么呢?如同座头鲸喜爱的跃出水面的动作,有人说是为了清除体表寄生虫,有人说是为了制造特殊的动静用于社交……而这些行为的原因,我们或许永远无法确知。可能真的不为什么,成群的海豚们跳起,也许真的只是一时兴奋,享受嬉戏。从智慧的鲸类,到精巧的单细胞双鞭毛虫,都会让人感到自己的无知和渺小。不过,正因为有它们在蓝色的海洋里怡然自得,这世界才这么美丽。



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科学松鼠会,是一家以推动科学传播行业发展为己任的非营利组织,成立于2008年4月。我们希望像松鼠一样,帮助公众剥开科学的坚果,分享科学的美妙

这也是我迷恋海洋的原因

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