宮乃斌
每當春夏繁殖季節(jié),雌雄鱟便結(jié)為夫妻,成雙結(jié)對爬到沙灘上掘穴產(chǎn)卵。此時若捉住雌鱟,“癡情”的雄鱟決不松手。如果捉住雄鱟,它往往即刻放開妻子,意猶“快逃命吧”,寧愿犧牲自己。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??吹侥樑璐笮〉膱A“蟹”馱著另一只較小的同伴蹣跚而行。它那“蟹殼”如瓢如盔,青褐色,身后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(chǎn)房”,以便讓兒女們出世后能夠茁壯成長。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(jié)構(gòu)及其原理就與諾貝爾獎結(jié)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(jīng)纖維和感受器,他又于1954年研究了鱟眼感受器的側(cè)抑制性及其相互作用,成績卓越,1967年終因?qū)c視覺的研究取得重大成果而榮獲“諾貝爾醫(yī)學或生理學獎”。
現(xiàn)在我們知道,鬼鱟有四只眼睛并且各司其職,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只小眼。這對眼睛小是小,但對紫外光非常敏感,可謂“紫外線傳感器”,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(cè)則有一對復眼。在光學或電子掃描顯微鏡下,可以發(fā)現(xiàn)復眼的超微精細結(jié)構(gòu)。原來,復眼的外形呈半球形,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(wǎng)膜細胞等部分,是一個獨立的感光單位。每8個小視網(wǎng)膜細胞又排列成桔瓣狀結(jié)構(gòu),其精細程度堪稱世間一絕,令人驚嘆不已。
哈特蘭發(fā)現(xiàn),鱟的復眼能形成一種側(cè)抑制網(wǎng)絡(luò),使物體的圖像更加清晰。其原理是,圖像會因隨機媒質(zhì)的干擾而變模糊,側(cè)抑制網(wǎng)絡(luò)具有提高圖像的反差和光信號的信噪比的作用,還能矯正復眼的屈光系統(tǒng),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(jīng)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(nèi)的視桿同時感受相鄰單眼折射而來的光線,因而也能構(gòu)成清晰的圖像。這一原理被應(yīng)用于電視機和雷達技術(shù)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。因為其復眼還是一種精確制導信息處理系統(tǒng),能夠自動識別目標。仿照鱟的復眼,科學家又研究出了一種多模復合制導技術(shù),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。血紅蛋白是一種復合蛋白,由血紅素和珠蛋白結(jié)合而成。血紅素中含有二價鐵離子Fe2+,二價鐵是紅的,與氧結(jié)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!
那么,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。它易于與氧結(jié)合,也易于與氧解離,是已知的唯一可與氧可逆結(jié)合的銅蛋白。其中,銅以二價離子形式Cu2+與蛋白結(jié)合。在電子顯微鏡下,血藍蛋白分子呈環(huán)形、五角形、十字形和蝴蝶結(jié)形等構(gòu)型。它在氧合狀態(tài)下為藍色,因此鱟血是藍的;而在脫氧狀態(tài)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,后者尤為獨特。
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(diào)節(jié)有關(guān)。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,用于疫苗、注射液、飲料、奶制品等藥物或食品中是否含有內(nèi)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(jié),雌雄鱟便結(jié)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(jié)對地爬到沙灘上掘穴產(chǎn)卵。此時若捉住雌鱟,“癡情”的雄鱟決不松手,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”,寧愿犧牲自己。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!那只是雄鱟一廂情愿而已,婦唱夫隨才是真。
當然,我們也不能苛求于雌鱟,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(shù)千上萬個后代。
鱟一生需要脫16余次皮、歷經(jīng)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(chǎn)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(jié),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?
雄鱟多于雌鱟時,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(chǎn)卵二三百枚,背上的丈夫或追隨者隨即用精液將卵覆蓋。數(shù)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(chǎn)卵之后,雄鱟“趁熱”撒上精液,使卵寶寶早早受精。之后潮水來了,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(fā)現(xiàn)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復合眼,與它們的現(xiàn)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(wèi)·魯?shù)抡f:“我們并不期望古鱟與現(xiàn)代鱟很相似,然而它們卻真的很相似。事實上,鱟從遠古以來,在歷史長河中并沒有多大改變。”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(diào)節(jié)以適應(yīng)環(huán)境,有助于深入研究海洋以及整個地球的生態(tài)系統(tǒng)。可以猜想:一方面近五億年來盡管地球經(jīng)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(jīng)相對穩(wěn)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(huán)境中。那時候,海水的溫度、鹽度和食物以及潮間帶等都在發(fā)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(yīng)這種環(huán)境變化的詭異絕技,以至一勞永逸,以不變應(yīng)萬變。
陳了上述“高技術(shù)”絕技,鬼鱟還有以下詭異小技:
兩棲書鰓 鬼鱟的后五對條板狀附肢的外肢節(jié)內(nèi)側(cè),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”。但它更喜歡鉆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(zhuǎn),竟可逃離干涸地帶。
超耐饑餓 鬼鱟的食性廣泛,含軟體、環(huán)節(jié)或腕足動物、蠕蟲以及??⒑T宓鹊?,甚至泥沙中的有機“雜碎”皆可充饑。必要時,成年鱟會來個“辟谷”,連續(xù)絕食十個月也餓不死它。
自保無虞 鱟肉口感較差,食用后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?!侗静菥V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(shù)”絕技,依然我行我素。它的遺傳基因表現(xiàn)了高度的保守性。如此這般,倏忽就是五億年!