马里亚纳狮子鱼:八千米深渊的海底精灵丨水经新注(马里亚纳狮子鱼百科)

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编者案:你必然晓得,水是生命之源。你纷歧定晓得,水里大有乾坤。中科院之声与中国科学院水生生物研究所结合开设“水经新注”专栏,在那里,我们将一路畅游水世界,探寻水生生物的奥妙,配合守护绿水青山。

有人说,海洋是另一个太空。海洋笼盖着地球70%以上的外表,均匀深度约为3800米,而深于200米的深海则占总体积的93%,摸索海洋深渊的生态地量等对地球生态、地震预报、生命起源等有重要感化。

在中科院水生生物博物馆有如许一尾来自马里亚纳海沟7415米深处的的“明星标本”—斯威瑞拟狮子鱼(Pseudoliparis swirei ,别名马里亚纳狮子鱼),由中国科学院深渊科考队何舜平教师收罗,它既是目前发现的下潜深度最深的鱼类,同时又因外形文雅,一改人们关于深海鱼“归正谁也看不见谁,就随意长长”的印象,吸引了良多参不雅者的兴趣。

水生生物博物馆陈列的斯威瑞拟狮子鱼标本

从属拟狮子鱼属(Pseudoliparis)

海洋的最深处——奥秘的马里亚纳海沟

马里亚纳海沟(Mariana Trench)地处西北承平洋的海床,位于关岛和北马里亚纳群岛东部,是地球外表一道狭小的裂痕,大部门深度超越8000米,最深处更达11,034米,相当于把整个珠穆朗玛峰填进去还有两千多米才抵达海面,被称做除南北两极、珠峰外,地球的“第四极”,是所有深海摸索者心中的圣地。

比拟于太空摸索,深海的摸索也有良多需要霸占的难题,如压强(深海每下降10米,压力增加一个大气压),信号传输和海底供能问题等。

马里亚纳海沟示企图(图片来源:Wikimedia Commons)

曾经人们一度认为深海前提不合适生命存在,科考潜艇的开发在第一次世界大战后才得以实现,而对马里亚纳海沟的摸索更是到1960年才实正拉开序幕。

在2014年和2017年对马里亚纳海沟摸索过程中,研究人员在八千余米深处发现并确认了一种新的狮子鱼科鱼类,也是目前已知下潜深度最深的鱼类。为了必定普遍的科学合做带来的功效,科学家们将那种新发现的鱼类以初次发现马里亚纳海沟的探险队中一名水手的名字赫伯特·斯威瑞(Herbert Swire)来定名,自此斯威瑞拟狮子鱼正式进入群众的视野。

8718米深度拍摄到的狮子鱼,镜头中鱼骨为被深海生物啃食清洁的诱饵

名副其实的“颜值担任”

当然“因为看不见就随意长长”只是现在对深海鱼最常见的打趣话,在高压、缺氧、不见天日、贫乏食物的极端情况,它们特化出了奇特的性状以适应困难的生活,如尖牙和大嘴能极大进步捕食效率。

蝰(kui)鱼(Chauliodus sloani)垂曲散布约500-2500米

身上有持续发光器,其口可张开至120度

外形“科幻”的巨银斧鱼(Argyropelecus gigas)

栖息深度300-1000米,可以控造本身生物荧光使之婚配海水中的光线实现“隐身”

大洋长鳍角 (Caulophryne pelaglca)前背鳍演化成发光钓竿吸引小生物成为它们的食物

雌性 鱼比雄性大数十倍至数百倍,雄鱼成熟后除精巢外身体器官会逐步消逝,酿成雌鱼身上的一个肉突(图片来源:Wikimedia Commons)

比拟之下,狮子鱼就“眉清目秀”多了。它们身体呈白色半通明,没有鳞片、尖利的牙齿和庞大的身躯,鳗鱼一样的尾巴和同党一样宽大伸展的鱼鳍在游动的时候似乎少女的裙摆。在狮子鱼生活的水域,6000米以下被称做超深渊带,在那里几乎已经没有天敌,形象地说,在那里每个指甲盖大的处所所接受的压力都相当于一头大象的重量,此外它们还必需与完全的暗中、接近冰点的温度和庞大的水压做匹敌。

(图片来自收集)

“裙袂飘飘”的狮子鱼被诱饵吸引(图片来自收集)

“以柔化刚”——小身躯里的大聪慧

面临8000米以下深海的庞大压力,马里亚纳狮子鱼是若何停止匹敌的呢?

深海的庞大压力关于大大都动物来说都是一个挑战,狮子鱼的应对战略和良多深海鱼一样,并不是是“硬扛”,而是通过调理本身的构造,使身体表里压力实现平衡从而获得保存。

从深海中捕捉的细鳞壮鳕(Albatrossia pectoralis)因体外压力骤降招致膨胀的内脏闯入口腔(图片来源:Wikimedia Commons)

起首,深海鱼无法像浅海鱼那样操纵鱼鳔调理浮力,它们转而依靠某些脂类供给浮力,同时为了降低身体密度,它们凡是拥有藐小的骨骼、较少的肌肉组织,且身体含水量很高,肉量很像果冻。

从日本海沟7700米处捕捞的狮子鱼

别的,研究人员发现,深海鱼细胞膜富含不饱和脂肪酸,更软更具活动性。此外,深海生物内含有大量氧化三甲胺(TMAO),那一物量能够帮忙阻遏卵白量扭曲,但是当深度超越8200米后,TMAO也力所不及,目前来看那一深度应该是鱼类的保存极限。

仅仅是那些当然还不敷,在对马里亚纳狮子鱼基因组的研究中,我国深渊科考队发现,其骨骼的钙化过程因相关基因的突变而提早末行,招致身体骨骼十分薄且包罗头骨在内没有一个封锁的空腔,同时,一些细胞膜和卵白量不变有关的基因也发作了特异性突变,愈加加强了狮子鱼在分子层面的抗压才能[11]。

马里亚纳狮子鱼头骨的不完好与相关基因的过早末行有关

“天然之智”与“科技之慧”——仿活力器鱼的降生

受马里亚纳狮子鱼的启发,浙大李铁风传授团队将天然的聪慧运用到科技的摸索中,仿生软体机器鱼胜利问世。该机器鱼拥有同党状的柔性胸鳍,并以软体人工肌肉来驱动,而一些硬量器件如控造电路、电池等则被融入凝胶状的软体机身中,那些设想能够接受万米级此外深海静水压力。

大量尝试证明,机器鱼在深海、极地等恶劣及特种情况下都具有较好的应用前景,也许,当某天仿活力器鱼的手艺完全成熟,可以独立应用于深海功课的复杂场景中时,马里亚纳狮子鱼——那个海底深渊处的鱼类精灵再也不会孤独了。

仿生狮子鱼软体机器鱼

参考材料:

1. https://zh.wikipedia.org/wiki/

2. Naganuma T. Search for life in deep biospheres. Biol Sci Space. 2003, 17 (4): 310–317.

3. Linley, T. D., Gerringer, M. E., Yancey, P. H., Drazen, J. C., Weinstock, C. L., Jamieson, A. J. (2016) Fishes of the hadal zone including new species, in situ observations and depth records of Liparidae, Deep Sea Research I, 114, 99–110.

4. Gerringer, M. E., Linley, T. D., Jamieson, A. J., Goetze, E. & Drazen, J. C. Pseudoliparis swirei sp. nov.: a newly-discovered hadal snailfish (Scorpaeniformes: Liparidae) from the Mariana Trench. Zootaxa 4358, 161–177 (2017).

5. https://www.jamstec.go.jp/e/about/press_release/20170824/

6. https://www.vims.edu/features/people/schnell_n.php

7. https://www.outlookindia.com/outlooktraveller/see/story/68950/8-strange-creatures-in-the-mariana-trench

8. https://www.science20.com/news_releases/pseudoliparis_amblystomopsis_deepest_ocean_camera_views_surprisingly_cute_snailfish

9. http://discovermagazine.com/2001/aug/featphysics

10. https://www.newscientist.com/article/dn26719-weird-sea-ghost-breaks-record-for-deepest-living-fish/

11. Wang, K., Shen, Y., Yang, Y. et al. Morphology and genome of a snailfish from the Mariana Trench provide insights into deep-sea adaptation. Nat Ecol Evol 3, 823–833 (2019).

12. Li, G., Chen, X., Zhou, F. et al. Self-powered soft robot in the Mariana Trench. Nature 591, 66–71 (2021).

做者:邢思奇、王环珊、王熙

来源:中国科学院水生生物研究所、水生生物博物馆