深海壓力那么大，深海魚為什么沒被壓死?

趙天

地球上最深的地方是馬里亞納海溝，深度可達10909米，前段時間我國奮斗者號深潛器到那兒遛了個彎。隨著深潛器技術的不斷發展，小說《海底兩萬里》中的場景不再停留于人們的幻想中。與此同時人類也發現，茫茫深海并非一片死寂，無數生物在這些黑暗的地帶繁衍生息，其中生活在海面下8000米處的馬里亞納獅子魚，是目前人類所發現的“最深深海魚”。

抗壓，從魚鰾開始

其實，在水壓面前，人類的表現似乎更合理一些。要知道，在8000米深的水下，靜水壓大概為800個大氣壓，相當于一頭成年公牛站在你的指甲蓋上那么大的力，所以深海魚類才是反常的那個。

把一個充滿氣的物體按人水中，隨著水深的增加，水壓會遠遠大于大氣壓，導致這個物體周圍的水開始向該物體內部中心的方向擠壓。我們潛入泳池底部時耳膜會有爆炸般的壓迫感，就是因為耳膜外部的水壓明顯大于內部氣壓。

馬里亞納獅子魚

奮斗者號深潛器

大部分硬骨魚實際上就相當于一個充氣的物體，因為它們體內有一個充滿氣體的魚鰾。對于生活在淺海的硬骨魚類來說，魚鰾可以幫助它們調整浮力，從而實現上浮或者下潛。但是對于深海魚來說，魚鰾無異于一個脆弱的氣球，外部巨大的水壓會毫無保留地擠壓、蹂躪這個氣球，直到它炸成碎片為止。因此，很多深海魚在進化的過程中“舍棄”了魚鰾這個“危險”的身體結構，轉而依靠某些脂類來提供浮力。

所以相比于淺海中的魚類，深海魚體內的骨骼和肌肉含量都比較少，而脂質和膠質則相對較多。此外，深海魚骨骼中軟骨的比例也遠高于淺海魚。對于深海魚來說，這都是為了適應深海生活所作出的必要“妥協”——相比于骨骼和肌肉，脂質和膠質能更好地幫助魚類對抗巨大的壓力。

同時，這樣的身體結構對深海魚來說，還有另外一個好處——較低比例的骨骼和肌肉能降低深海魚的能量消耗，而高比例的脂質則能夠儲存更多的能量，這對于身處營養貧瘠、氧氣稀薄的深海的魚類而言至關重要。

前些年被評為世界上最丑生物的水滴魚——軟隱棘杜父魚，就是一個很好的例子。被捕撈上岸的水滴魚往往是軟趴趴的一灘粉紅色物體，活脫脫像一個長著大鼻子的史萊姆，因為它們的身體大部分結構為脂肪和膠質物，而非能撐起全身的肌肉和硬骨。然而在深海中，水滴魚外形和普通魚類并無二致，只是在被捕撈上岸時，隨著壓力的迅速降低，它們的身體結構被破壞，成為了我們看到的樣子。

科學家在研究中發現，在馬里亞納獅子魚的基因組中，調控骨骼發育和骨組織骨化的基因發生了突變。這一突變會導致馬里亞納獅子魚骨骼的鈣化過程提前終止，導致其骨骼組成中大部分為軟骨，軟骨的抗高壓能力則遠遠強于硬骨。

深入細胞膜的強大抗壓能力

渾身軟軟的脂肪和膠質物，固然能讓身體更抗壓，然而這并不是深海魚的全部本領。

馬里亞納海溝所在的位置

馬里亞納海溝的珊瑚林

要知道，靜水壓力并不是一個宏觀的物體，它并不像一只死死捏住深海魚的手，只會從宏觀的身體結構上對深海魚造成影響。靜水壓是無孔不入的，無論是宏觀結構還是微觀結構都會受到它的攻擊。

當我們把視線聚集到微觀世界，我們會發現，高壓環境下，細胞膜的流動性會降低。簡單來說，在深海中，細胞的細胞膜會變得更“硬”，這絕非一件好事。因為細胞膜是控制物質進出細胞的重要關口，細胞膜變硬會導致物質進出細胞更加困難。一旦細胞外的營養物質無法進入細胞，細胞內產生的廢物難以運出細胞，生物將無法生存下去。

科學家發現，相對于淺海魚來說，深海魚的細胞膜上有著更多的不飽和脂肪酸，這讓它們的細胞膜能在高壓環境下依舊保持較高水平的流動性，提高物質運輸的效率。打個比方，植物油相對動物油來說不飽和脂肪酸的含量更高，所以在常溫下，植物油一般是液體，而動物油則固體居多——你很難讓一枚硬幣穿透一塊黃油，而讓它從一瓶花生油的表面掉到瓶底卻很容易。這就是不飽和脂肪酸對細胞膜的大功效——讓細胞膜在深海里依舊柔軟，穿越它們的物質“暢通無阻”。

水滴魚

此外，脂質并不是唯一受到高壓影響的物質，蛋白質也難以逃脫無處不在的水壓。受高壓影響的蛋白質會發生結構的改變和功能的喪失，而蛋白質的正常工作對于生物的生存至關重要。

幸好深海魚對此也有相應的應對策略——深海魚的某些蛋白質特定位置的氨基酸會被其它氨基酸所替換，提高其對壓力的抗性。比如深海魚體內的α肌動蛋白在多個位點發生了氨基酸的取代，其中包括鈣離子和ATP的結合位點。這兩個位點的氨基酸替換，能夠保證肌動蛋白在高壓環境下仍然能正常工作。

此外，深海魚體內有些蛋白質中化學鍵的數目和種類會發生一定的變化，這種變化導致了蛋白質三級結構的改變，加強了蛋白質結構的剛性，也就提高了其對高壓環境的適應性。就像你在搭積木的時候給積木外面多貼兩根膠帶，絕對比不貼膠帶要穩固許多。

也有研究發現深海魚體內氧化三甲胺的含量遠高于淺海魚。氧化三甲胺是一種非常重要的蛋白質穩定劑，它能夠幫助變性的蛋白質恢復原來的結構，從而使其正常運轉。深海魚體內大量的氧化三甲胺能夠幫助它們細胞內的蛋白質維持原有的結構和功能，保證細胞的活性。

從宏觀和微觀的角度，全方位改造身體結構，有取有舍，最終讓自己成為能夠在其他生物可望而不可即的深海中橫行霸道的“超級英雄”，這就是深海魚獨有的智慧！

梁衍軍薦自“科學大院”