由溫血魚看魚類的復雜進化

蘇光路

我們都知道，人類、獅子、老鼠，包括海洋中鯨都是哺乳動物和溫血動物，而鱷魚、鯊魚等魚類基本上是冷血動物。然而，近日美國的海洋科學家發(fā)現(xiàn)，美國阿拉斯加海灣的馬哈鯊具有溫熱的游泳肌肉，溫度達到26℃，較周圍20qC的水溫還要高。這表明，馬哈鯊已經(jīng)變成非常典型的溫血動物，能夠維持一個高于周圍環(huán)境的核心體溫。

溫冷血動物的有何不同

幾個世紀以來，學術界按照動物調(diào)節(jié)體內(nèi)溫度方式的不同將生物分為溫血動物和冷血動物兩類，所有哺乳動物和鳥類都屬于溫血動物，除此之外的動物都歸于冷血動物。但這個分類方法不夠全面和準確，例如生存在大漠中的鬣蜥蜴是冷血動物，可是它們的一般體溫只比人類的體溫低一二攝氏度，說它們是冷血動物是不準確的。

哺乳動物與鳥類體內(nèi)的酶只有在37℃的時候才能達到最高的催化效率，即便溫度稍有偏差也會嚴重破壞其催化機能。如果你從今天起不再吃飯，那你絕不可能活過一個月，而鱷魚不吃不喝卻能活上一年，甚至更長時間。我們與鱷魚之間的差別為什么如此之大呢？這是因為我們是溫血動物，我們每天所吃食物產(chǎn)生的大部分能量都在調(diào)節(jié)體溫的過程中消耗掉了；而鱷魚只需要較少的能量就能維持體溫和生理機能。溫血動物的體溫調(diào)節(jié)，是地球生命進化中最大的奧秘之一。

溫血魚竟有20余種

20世紀初，科學家就發(fā)現(xiàn)有溫血魚存在。早期發(fā)現(xiàn)的金槍魚差不多都是溫血的。與其他魚類不同，金槍魚身上長有一塊很大的、負責中央加熱的肌肉，它的新陳代謝也很快，因此能夠產(chǎn)生大量的熱。為了防止熱量的損耗，金槍魚的血管里有一種熱交換系統(tǒng)，能夠?qū)岜３衷隗w內(nèi)。它的魚鰓則起著散熱器的作用，當血液通過它們循環(huán)吸收氧氣時，魚鰓就把熱傳到周圍的冷水中，以免體內(nèi)貯存過多的熱量。

30年前，科學家又相繼發(fā)現(xiàn)了20余種溫血魚類，比如大馬林魚和箭魚等。大馬林魚和箭魚的眼睛旁邊有一塊肌肉，專門用來給自己的大腦和眼睛提供熱量，以確保這兩個重要器官時刻處在最佳狀態(tài)。

在鳥類和哺乳動物中，溫血性是所有動物都具備的原始特征。但是就魚類而言，這被認為是一個較先進的特點，并不是所有魚類都具有的本領?？茖W家相信，如果能夠?qū)匮~類的進化關系有所了解的話，就能夠揭開它們具有溫血性的謎團。利用基因技術，科學家仔細研究了幾種溫血魚共有的一個基因的異同，并且繪制出一份有關它們歷史的新圖表。在溫血魚被發(fā)現(xiàn)的每一個進化分枝上，它最近的親屬都是冷水魚，這說明它們的溫血特性不是來自某個共同的祖先。

適者生存與各有千秋

看來只能用生存和適應來解釋這種現(xiàn)象了。多數(shù)科學家認可“生態(tài)龕拓展”的觀點，通俗講就是魚類為了能向更深更冷的水域延伸自己的捕獵空間，在大膽挑戰(zhàn)極限時意外獲得的進化優(yōu)勢。例如，最早的金槍魚不是生活在兩極冷水中的，為了甩掉競爭者，它們遠赴南北兩極，逐漸適應了那里的嚴寒環(huán)境。而箭魚在冰冷海底覓食的習性，也是慢慢形成的。

要挑戰(zhàn)極限，除膽量之外還要有本領；而敏捷的動作與準確的判斷都離不開寶貴的能量，包括可以在最短的時間內(nèi)產(chǎn)生能量與穩(wěn)妥有效地保存能量。金槍魚與箭魚的神速及捕食成功率是所有魚類無法望其項背的。至于金槍魚為什么要時刻溫暖自己的肌肉和內(nèi)臟，而箭魚卻只給自己的大腦和眼睛保溫，科學家還拿不出有說服力的結論。

當然，冷血動物也絕非一無是處的地球劣等公民。冷血動物擁有溫血動物沒有的優(yōu)勢，比如冷血動物生存所需的能量比溫血動物要少得多。由于溫血動物的熱量流失是與它們身體的表面積成正比的，而身體產(chǎn)生的熱量又是與體重成正比的，也就是說，體形越大的動物，其身體表面積與體重之比越小。所以，溫血動物的體形不可能太小，否則它們流失的熱量將會多于產(chǎn)生的熱量。

冷血動物需要通過曬太陽才能獲取熱量，而溫血則可以讓動物在寒冷的氣候中保持活躍，還可以用體溫給幼仔提供溫暖舒適的懷抱。但問題是，這樣的優(yōu)勢是要付出一定代價的。因此可以說，保持恒定體溫是生命進化中一種危險而奢侈的生存策略。

溫血動物的另一個不利因素是溫暖的身體給病毒、細菌和寄生蟲提供了理想的滋生環(huán)境。哺乳動物和鳥類更容易感染各種傳染病，而爬行動物由于它們不斷變化的體溫，使得病毒等外來入侵者難以落腳，得以遠離形形色色疾病的困擾。

（張小寧 插圖）