在上面這張照片里,我們可以很容易判斷出左邊試管里是血液。那右邊試管里呢? 答案也是血液。 這兩個試管里,都是魚的血液,而且還是關(guān)系很近的兩種魚類。 右邊試管里的這種透明血液,來自一種生活在南極周邊的深海魚類,叫做南極黑鰭冰魚(?Antarctic blackfin icefish)。 也許有人會覺得,極地深海中怪異生物甚多,對于南極黑鰭冰魚的透明之血,好像也無需為之大驚小怪。 非也。 南極黑鰭冰魚極其獨特。為什么它的血是透明的?因為它的血液中沒有紅細胞,也沒有血紅蛋白。在脊椎動物中獨此一家。 正因為此,南極黑鰭冰魚引起研究者的極大興趣和關(guān)注。 沒有血紅蛋白就這么特別? 還真是。 人的血是紅的,這是大家都知道的常識。事實上,所有哺乳動物的血都是紅的。 還可以再延伸一下,基本上所有脊椎動物的血都是紅的。為什么血是紅的呢? 因為血里面有紅細胞和血紅蛋白。為什么要有血紅蛋白? 在生物的演化中,血紅蛋白是一種歷史久遠且極其重要的蛋白質(zhì)。 地球上的生物獲得能量的方式是對物質(zhì)的氧化。氧對于生命的存在不可或缺。 生命在誕生之初是單細胞生物。對一個細胞而言,獲得氧很容易——通過氣體分子的跨膜擴散就可以。實際上,我們的組織細胞通過毛細血管末端獲得氧的方式與之相同。 隨著多細胞生物誕生并日漸復(fù)雜,體積和細胞數(shù)量不斷增加,簡單的氣體擴散的方式就不能滿足需求了。這時就需要有專門運輸氧的載體:血紅蛋白(Hemoglobin)。 血紅蛋白是一種含鐵原子的蛋白四聚體。鐵原子對于血紅蛋白結(jié)合氧的能力至關(guān)重要。這一點我們從日常生活中也能感受到——金屬生銹也就是與氧結(jié)合。含鐵也是血紅蛋白呈現(xiàn)紅色的原因。 從生物演化的角度看,血紅蛋白在生命的早期就出現(xiàn)了,不然,復(fù)雜的多細胞生物是不可能誕生的。 如果沒有血紅蛋白,氧就只能簡單溶于血液之中。與之相比,血紅蛋白將血液運輸氧的能力提高了20-30倍。 能結(jié)合氧的不僅僅是鐵,還有其他金屬,比如銅。不同的是,基于銅(藍銅)的蛋白聚合物不是紅色的,而是藍色的——所以叫做血藍蛋白(Hemocyanin)。軟體動物,如貝類、烏賊、章魚等,它們的血液中是血藍蛋白,因此血呈藍色。 那么,為什么南極黑鰭冰魚沒有血紅蛋白呢? 這一點跟它的生活環(huán)境有關(guān)。 南極黑鰭冰魚生活在溫度極低的深海中,周圍環(huán)境的氧氣十分缺乏,而血紅蛋白結(jié)合氧的效率也隨低溫而降低。這就形成了一種選擇壓力。 在演化過程中,可能由于突變造成了血紅蛋白基因缺失,這在絕大多數(shù)情況下是致命的,但在極度深寒的南極海底,海水中溶解了更多的氧,而南極黑鰭冰魚的祖先則已具有了某種適應(yīng)機制,比如防止血液冰凍的蛋白質(zhì),從而得以存活并生息繁衍。 透明之血的奇特,在于它是一種逆進化的現(xiàn)象。即已經(jīng)獲得的復(fù)雜生命的特征,在基因突變和自然選擇之手“操縱”下消失。這也是令研究者著迷之處。