美国趣味科学网站2015年5月14日发表了题为《科学家首次发现温血鱼》的报道:汽车轮胎大小的月鱼曾因其圆滚滚的银色躯体而惹人注目,但现在,研究人员还发现这种深海鱼拥有温血。这使得月鱼成为人类发现的首种温血鱼。
在2015年5月份的《科学》杂志上,科学家已经证实月鱼是一种全身性的温血鱼类,这打破了人们原有的对鱼类属于“冷血动物”的认知。
中国科学院动物研究所研究员张春光称,鱼类是变温动物,不能说是冷血动物。在通俗语境里,人们习惯说一些动物是“冷血”和“温血”动物;而在科学上,这些动物是“变温动物”与“恒温动物”。
在人们之前的认知中,鱼类属于变温动物,其体内基本不具备调节自身体温的系统,体温因环境温度变化而发生改变。深海温度极低,深海鱼类也因此常年低温。而恒温动物则不像变温动物那样依赖外界的温度,它们能够调节自身的体温,使其保持在某一恒定的范围,鸟类和哺乳动物是人们一般印象中恒温动物的代表。
而月鱼就可以像哺乳动物和鸟类那样有温血在体内循环,月鱼全身体温常年比外界环境高出约5℃,成为世界上迄今已知的第一种全身性温血鱼。该研究的负责人、美国国家海洋和大气管理局西南渔业科研中心生物学家尼古拉斯·韦格纳称,较高的体温加速了体内的生理过程,肌肉可以更快地进行收缩,眼睛的瞬时清晰度提高,神经传递速度加快,这就产生了更快的游速、更好的视力和更短的反应时间。
生活在深海冰冷海水的鱼类通常都行动很迟缓,捕食猎物时以伏击为主,而不是追击,以最大可能地节省能量。但月鱼却恰恰相反,月鱼硕大圆滚的身体上点缀着相对较小的红色鱼鳍,月鱼会不停地拍动胸鳍来给身体加热,从而使新陈代谢和行动速度加快,反应时间更短。月鱼游得更快、反应更敏捷、视力更敏锐,也因此成为深海中优秀的捕猎者。
与一般鱼类依靠体轴摆动前进的游泳方式不同,月鱼的快速游泳,是凭借持续扇动像一对翅膀一样的胸鳍来实现的。驱动胸鳍扇动的,是占据月鱼总肌肉量中很大一部分的暗红色胸肌,它就像一台强劲的马达,为月鱼的游泳提供持续的动力,同时借助血液循环向全身各处输送源源不断的热量。
大家知道,对于鱼类而言,体内热量直接散失的最主要位置便是鳃部,这是鱼类体内血液离外界最近的地方,只隔着薄薄的双层细胞。血细胞与外界水体进行气体交换的同时,血液中的热量也会大量散失在比热容很大的水中。
但月鱼进化出了独特的鳃,其能利用“逆流热交换”的机制巧妙缓解热量的流失。当韦格纳的合作伙伴、生物学家Owyn Snodrass采集到了月鱼鳃部的组织样本时,他马上就意识到了月鱼的不同寻常,他们发现月鱼的鳃部有个不一般的结构——那些将温热血液带进鳃部的血管,缠绕着那些从水中吸收了氧气后将冰冷的血液带回身体核心部分的血管。这样的结构就像一个逆流热交换设备。
对月鱼来说,这意味着,从身体核心部分流出的血液,会加热从鳃部的呼吸界面流回的冰冷血液。这个结构就像汽车的散热器一样,是保存体内热量的自然调节器。有了鳃里面这个独特的热交换器,月鱼即使在冰冷的深海,也基本上能够使全身都保持较高的温度,即呈现温血状态。韦格纳称,以前他们从来没有发现哪种鱼的鳃具有类似的结构,这是一个伟大的创新,也使月鱼具有了极大的竞争优势。
研究人员在美国西海岸进行实地调查期间,收集了捕获的月鱼的体温数据,发现它们的体温通常高于周围的水温。研究人员还在月鱼身上安装了温度监测仪,追踪记录月鱼潜入水下几百英尺后的体温。结果发现,即使深海中水温急速下降,月鱼的体温仍能保持稳定。研究人员发现,在海面下150~1000英尺之间,月鱼的平均肌肉温度都比周围海水的温度高5℃左右。
卫星追踪的结果显示,月鱼一生的大部分时间都是在水下150~1300英尺深的地方度过的,通常不会浮上水面。像金枪鱼和某些鲨鱼等可以下潜很深的鱼类,其能将血液转移到身体的特定部位,在下潜至深水时以保持身体温暖。但这些鱼类必须经常回到水面,以避免身体器官停止工作。这源于较高的体温会提高月鱼的肌肉能力,增强它们大脑和眼睛的功能,帮助它们抵御寒冷对心脏和其他器官的影响。
在月鱼之前,科学家也曾发现一些鱼类身体的某一部分是温血的——被称为部分温血,这帮助它们将活动范围从浅水扩展到了深海。而月鱼的进化谱系更加特别,它在寒冷的深水中进化出了体温升高机制,从而相对于其他竞争者和猎物具有了明显的优势。大自然总是在我们最意想不到的地方以其聪明睿智给我们带来惊讶。被冷水包围时难保持身体温暖,但是月鱼做到了。
月鱼在全球各大海洋均有分布,它们通常生活在几百米深处、光线暗淡的冷水中,成年体形有汽车轮胎那么大。最近的研究发现,分布在世界不同地区的月鱼具有显著的差异,现在科学家很有兴趣比较不同地区的月鱼的温血特征。(来源:综合《中国科学报》、参考消息网 责任编辑/和恩馨)