深海压力那么大,金属都能压扁,为什么鱼却没事?
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”。
所谓“过刚则易折”,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、氧气稀薄的深海的鱼类来说是至关重要的。
前些年被评为世界上最丑生物的水滴鱼——软隐棘杜父鱼就是一个很好的例子。
被捕捞上岸的水滴鱼往往是软趴趴的一滩粉红色物体,活脱脱像一个长着大鼻子的史莱姆。
然而在深海中水滴鱼的外形和普通鱼类并无二致,只是在被捕捞上岸的过程中,由于压力的迅速降低让它们的身体结构被破坏,成了我们看到的样子。
而在它们生活的地方,却正是这一身的胶质帮助它们存活了下来。
之前的研究发现,在马里亚纳狮子鱼的基因组中,调控骨骼发育和骨组织骨化的基因发生了突变。
这一突变会导致马里亚纳狮子鱼骨骼的钙化过程提前终止,导致其骨骼组成中大部分为软骨。
而软骨的抗高压能力是远远强于硬骨组织的。
然而这并不是深海鱼的全部本领。
要知道,静水压力并不是一个宏观的物体,它并不像一只死死捏住深海鱼的手,只会从宏观的身体结构上对深海鱼造成影响。
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时,我们会发现,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。
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,那生物将无法生存下去。
这就像是外卖员要通过一个人头攒动的路口去送外卖:本来他只要在人缝中挤过去就行,结果有一股神秘的力量把所有人都往一块推,搞得人贴人人挤人,外卖员拼了老命也没能挤过去,这时他就会觉得压力好大。
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。
打个比方,植物油相对动物油来说不饱和脂肪酸的含量更高,所以在常温下植物油一般是液体,而动物油则固体居多。
你很难让一枚硬币穿透一块黄油,而让它从一瓶花生油的表面掉到瓶底却很容易。
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,它的细胞结构也会随之破坏,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。
脂质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。
深海鱼的某些蛋白质特定位点的氨基酸会被其它氨基酸所替换,提高其对压力的抗性。
比如深海鱼体内的α肌动蛋白在多个位点发生了氨基酸的取代,其中包括了钙离子和ATP的结合位点。
这两个位点的氨基酸替换能够保证肌动蛋白在高压环境下仍然能正常工作。
此外,有些蛋白质中的化学键的数目和种类会发生一定的变化。
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。
就像你在搭积木的时候在积木外面多贴两根胶带,绝对比不贴胶带要稳固许多。
也有研究发现深海鱼体内氧化三甲胺(TMAO)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。
有趣的是,随着鱼类的死亡,氧化三甲胺会逐渐分解为三甲胺,而三甲胺则是海鱼腥味的重要来源。
那么也就是说,越是深海鱼,死了以后的腥味就越重,内陆的朋友们总觉得带鱼的腥味重也就不难理解了。