深海“鋼鐵俠”

文/任 天

深海“鋼鐵俠”

文/任 天

深海世界生活著一些最神奇的生物，就連蝸牛在這里都變得與眾不同。在印度洋深處的海底熱液口附近，生活著一種長著“鐵盔甲”的蝸牛——作為海洋中生活的腹足類動物，稱它們為“海螺”其實更為恰當。這種螺的名字叫鱗角腹足蝸牛，它們的螺殼由鐵的硫化物組成，腹足上覆蓋著鐵質鱗片，看起來金屬感十足，堪稱深海版的“鋼鐵俠”。沒錯，鱗角腹足蝸牛長出了一副鐵盔甲，這在動物世界中是獨一份。

非同尋常的海底熱液口環境造就了這種非同尋常的生物。在2400米-2800米的海底，熱液口附近的海水流入地殼縫隙，被滾燙的巖漿加熱，溫度能達到400℃以上，許多有毒物質也隨之傾瀉而出。2001年，科學家在印度洋的Kairei熱液口區首次發現了鱗角腹足蝸牛。即使是在熱液口生物群落中，它們也是非常令人驚奇的發現，從來沒有一種腹足類動物像它們一樣長出數以百計的鱗片！

可以說，鱗角腹足蝸牛的身體皆被鐵化合物覆蓋，主要是二硫化亞鐵（黃鐵礦的主要成分）和四硫化三鐵（Fe3S4），后者具有磁性，因此鱗角腹足蝸牛會被磁鐵吸住。鱗角腹足蝸牛的螺殼并不像板甲那么堅硬，而更像是鎖子甲——柔軟卻又強韌。它們的螺殼可以分為三層：最外面是一層“鍍鐵”的物質，厚度約30微米，由鐵的硫化物組成；最內側由鈣化的碳酸鹽礦物霰石組成，厚度約250微米；而中間是柔軟的有機層——相當于其他腹足類的外殼膜，厚度約150微米。鐵質可以提供力量，而有機層能吸收掠食者——比如一只揮舞螯肢的螃蟹——攻擊時的力道。此外，有機層還具有散熱的功能。

鱗角腹足蝸牛的螺殼具有三個螺旋，整體呈壓縮的球形。螺殼上具有肋紋和精細的生長線。相比Peltospiridae科的其他物種，鱗角腹足蝸牛的體型要大得多。大部分Peltospiridae科蝸牛的殼長在15毫米以下，而鱗角腹足蝸牛的螺殼寬度通常在9.8毫米-40.02毫米之間，最大的可達45.5毫米，成體的平均寬度為32毫米。

相比外部的螺殼，鱗角腹足蝸牛腹足上的鱗片似乎有著更合理的用途。一些掠食性海螺（比如芋螺）能伸出魚叉狀的齒舌捕食小魚，然后注入毒液使其麻痹。生物學家推測，鱗角腹足蝸牛的鐵質鱗片可能具有抵擋這種攻擊的作用，就像騎士的盔甲可以使標槍轉向。

鱗角腹足蝸牛的鱗片主要由蛋白質組成（貝殼硬蛋白是一個復雜的蛋白質），以覆瓦狀排列；相比之下，多板類（包括各種石鱉）的鱗片主要是鈣質。不過，在鱗片之間的連接處，我們找不到明顯的貝殼硬蛋白生長線。無論是現生，還是已滅絕的腹足類物種，再沒有第二種具有這樣生長在皮膚上的鱗片；已知的現生動物中，也再沒有其他物種能像它們這樣利用鐵的硫化物，無論是骨骼還是外骨骼。

1977年，科學家在加拉帕戈斯裂谷首次發現了海底熱液口。加拉帕戈斯群島的奇特生物為查爾斯·達爾文的自然選擇理論提供了靈感，而群島海底的熱液口又展示了新的生命可能。這些熱液口的能量來自地質活動，噴出的液體通常具有很高的酸性，并含有多種金屬和硫化氫。硫化氫就是臭雞蛋氣味令人惡心的原因，對生物體具有毒性。不過，也有一些細菌可以通過化學合成的過程利用硫化氫獲取能量。在漫長的演化過程中，許多神奇的動物已經和這些細菌形成了互利共生的關系，從而適應了熱液口的嚴酷環境。在總體上寒冷、食物匱乏、生物量極低的深海環境中，深海熱液口就像“生命綠洲”，周圍聚集了大量無脊椎動物。

鱗角腹足蝸牛相當于一個化能合成共生作用的功能體，它們體內的內共生細菌主要分布食管腺體中，而這個器官的體積甚至比其他蝸牛體內的腺體大1000倍。這些共生菌為鱗角腹足蝸牛提供了能量，很可能是某種糖類（這種細菌也還沒有在實驗室里培養出來，因此我們只能猜測）。食管腺體就像蝸牛體內的食品工廠，使它們甚至不用去覓食——鱗角腹足蝸牛的消化系統已經退化，不到典型腹足類消化系統體積的10%。這或許就是鱗角腹足蝸牛能長到4.5厘米大小的原因，而那些關系很近，卻沒有共生菌的蝸牛只能長到1.5厘米甚至更小。與此同時，鱗角腹足蝸牛為這些細菌提供了一個安全、舒適的生存環境。

鱗角腹足蝸牛的體表和體內生活著一些有益的細菌，能幫助它們生成鐵的硫化物。來自海底熱液口硫化物具有很高的毒性，但如果與礦物質結合并形成固體形式，毒性就會消失。在這些化合物毒性減弱的過程中，細菌可能扮演著重要的角色。

有研究者提出，在食管腺體中蓄養內共生細菌的策略，可能促使鱗角腹足蝸牛在解剖學結構上發生一系列新的改變，從而更加有利于細菌的生長，蝸牛本身的需求反而還在其次。食管腺體的增大、保護性的腹足鱗片、體積較大的呼吸系統和循環系統，以及較高的繁殖能力，都是有利于內共生微生物的適應特征。在極端的化能合成環境中，這些適應特征滿足了鱗角腹足蝸牛的能量需求。

你或許會問，為什么鱗角腹足蝸牛不遷移到更加宜居的環境？事實上，如果能適應這樣的環境，生活其實還不錯。舉例來說，熱帶珊瑚礁區域堪稱“海洋中的熱帶雨林”，生活著難以計數的物種，但同時也意味著激烈的生存競爭。而在深海環境，特別是熱液口附近，還有一些生態位等待著新生物的到來。