带上人工鳃去海底生活

骆昌芹

有这样一个美丽的神话故事：一位善良的渔夫在海滩上救起了一条快要干死的金色小鱼，把它放回了大海。为了报答渔夫，小鱼送给他一颗避海神珠。从此，这位渔夫就能自由来往于海底龙宫与陆地了。

这个故事反映了人们征服大海的美好愿望。而今天，通过科学家的辛勤钻研，这一神话正在变成现实。

第一只“水肺”

1943年6月的一天，利比亚海岸边，有几个人打开一只箱子，从里面取出一个形状奇特的东西，他们管它叫“水肺”。那位身材瘦削、长着鹰钩鼻子的，就是闻名于世的水肺发明者库斯图，旁边站着他的助手。他们将使用这个水肺，进行一次没有水上供氧，也没有安全信号绳连接的潜海试验。这项前所未有的试验存在着极大的风险。

所谓水肺，就是今天已被广泛应用于潜水活动的背负式氧气瓶潜水装置，它由灌进了高压氧氦混合气体的气瓶、装有特殊阀门的供气调节器和由软管与气瓶相连的呼吸罩组成。

库斯图背上重达30千克的水肺，套上游泳蹼板，把呼吸罩衔咬在嘴上。一切准备就绪，他迈着坚毅的步伐走向大海，渐渐消失在水面下。

时间一分一秒地过去了，岸上的人紧张得心都提到了嗓子眼儿……终于，库斯图和银白色的氧气瓶露出了海面，人们欢呼雀跃起来，他成功了！

库斯图的发明揭开了人类潜水史上新的篇章。然而，人们并没有满足于水肺提供的有限的潜水时间和水下自由。为什么鱼儿在水中不会被淹死？能不能模仿鱼鳃，造出一种可供人类在海里直接吸取水中氧气的人工鳃呢？

水中的小鸟

1985年日本筑波国际科技博览会上，有一个有趣的展品——一只注满清水的长方形玻璃鱼缸里，竟生活着一只欢快跳跃的小鸟！

原来，小鸟生活在水中的一个密封玻璃“鸟笼”里，“鸟笼”由两根管子与一套同样浸没在缸里的复杂装置相连。这套复杂装置就是能直接从水中获取氧气，供给小鸟维持生命的人工鳃。这个人工鳃是日本科学家川口信久和桑名次郎耗费了十年心血研制出来的。

在这个人工鳃里藏有1000多根长25厘米、直径仅0.3毫米的纤细硅橡胶管。这些硅橡胶管具有“筛子”般的奇异功能——当水流过人工鳃时，管壁能阻挡水分子渗透，把水中的氧分子“筛”进细管内部。这样，众多的细管就为鱼缸中的小鸟提供了足以维持生命的氧气。

遗憾的是目前所使用的硅橡胶管的透气效率还太低，要从水中获得大量氧气，就得大大增加细管的数量。据估计，要提供一个成人所用的氧气量，至少需要2万多根这样的细管。这么多充满氧气的细管合在一起，会使人工鳃变成阻碍人们下潜的“救生衣”。另外，硅橡胶对海水的抗腐蚀能力很差，长期浸泡在海水里，会对潜水者的安全造成威胁。所以，这种用硅橡胶管制成的人工鳃还不能马上投入使用。

能不能找到更加先进、有效的办法呢？

奇妙的“血红蛋白海绵”

20世纪80年代初，美国科学家鲍纳班基勒成功研制了一种能高效吸取海水中氧气的人工鳃。它是根据鱼鳃在水中吸氧的生物化学原理，采用一种叫作“血红蛋白海绵”的特制材料制成的。

原来，动物体内的血液中，有一种专门用来交换和运输氧分子的血液蛋白質，叫作“血红蛋白”。鲍纳班基勒根据这一科学原理，把从人的血液中提纯出的血红蛋白，用特殊的处理技术，固定在由二氧化硅与聚氨酯合成的海绵状材料上，制成了“血红蛋白海绵”。当这种海绵一浸入水中，大量的血红蛋白就牢牢抓住了水中的氧分子。这时，只要让海绵通上一定的电流，氧分子就会自行脱离“载体”，变成氧气，并源源不断地释放出来。

目前，科学家已将“血红蛋白海绵”制成了一个供实验用的人工鳃。这个直径约1米、长约3米的人工鳃可供150个人的水下用氧，平均每人占用的“血红蛋白海绵”还不到0.03立方米。近年来，日本科学家也利用“血红蛋白海绵”制成了一款人工鳃，人们可将其佩戴在头上，潜入水中生活一个星期。可惜这款人工鳃体积较大，使用起来并不方便。但科学家预言，不久之后，将会出现小巧轻便的背负式人工鳃。随着技术不断改进，将来甚至还会出现口罩式或口含式的人工鳃。那时，人们就能长期在海底生活了。