前些天，一個(gè)大新聞幾乎刷屏了朋友圈：奮斗者號(hào)成功坐底馬里亞納海溝，坐底深度10909米，是我國(guó)載人深潛器新的深度紀(jì)錄！　

　　（圖片來(lái)源：中科院）

　　隨著深潛器技術(shù)的不斷發(fā)展，人們才逐漸發(fā)現(xiàn)，茫茫深海之中并非一片死寂，無(wú)數(shù)生物在這一片漆黑之處繁衍生息。

　　其中，生活在海面下大約8000米處的馬里亞納獅子魚(yú)，是目前人們發(fā)現(xiàn)的“最深的深海魚(yú)”。作為對(duì)比，人類(lèi)潛水的深度一般都在10-20米以內(nèi)，最極限的深度也不過(guò)三百來(lái)米。要知道，在水下8000米處，靜水壓大約是800個(gè)大氣壓左右，差不多相當(dāng)于一頭成年公牛站在你的指甲蓋上。要是沒(méi)有深潛器，人類(lèi)是絕無(wú)可能到達(dá)這么深的海中的。

　　那么，深海魚(yú)類(lèi)是如何承受如此巨大的壓力的呢？難道是因?yàn)樗鼈冃膽B(tài)好嗎？

　　抗壓，從魚(yú)鰾的斷舍離開(kāi)始

　　大家在游泳的時(shí)候可能有這樣一種體驗(yàn)：當(dāng)你潛入游泳池底的時(shí)候，會(huì)覺(jué)得耳膜有一種壓迫感，甚至是有輕微的疼痛。這是因?yàn)槎ね獠康乃畨好黠@大于內(nèi)部的氣壓，導(dǎo)致耳膜受到一個(gè)向內(nèi)的壓力。從這個(gè)例子我們可以得出一個(gè)結(jié)論：隨著水深的增加，水壓會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大氣壓，導(dǎo)致周?chē)乃畷?huì)開(kāi)始向內(nèi)擠壓充氣的物體。　　

　?。▓D片來(lái)源：Pexels）

　　而大部分的硬骨魚(yú)某種意義上就是一個(gè)充氣的物體，因?yàn)樗鼈凅w內(nèi)有一個(gè)充氣的魚(yú)鰾。對(duì)于生活在淺海的硬骨魚(yú)類(lèi)來(lái)說(shuō)，魚(yú)鰾是它們非常重要的一個(gè)結(jié)構(gòu)，可以幫助魚(yú)類(lèi)調(diào)整浮力，從而實(shí)現(xiàn)上浮或者下潛。但是對(duì)于深海魚(yú)來(lái)說(shuō)，充滿氣的魚(yú)鰾無(wú)異于一個(gè)脆弱的氣球，外部巨大的水壓會(huì)毫無(wú)保留地?cái)D壓、蹂躪這個(gè)氣球，直到它炸成碎片為止。因此，很多深海魚(yú)在進(jìn)化的過(guò)程中“舍棄”了魚(yú)鰾這個(gè)“危險(xiǎn)”的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)而依靠某些脂類(lèi)來(lái)提供浮力。

　　相比于淺海中的魚(yú)，深海魚(yú)的骨骼和肌肉含量都比較少，而脂質(zhì)和膠質(zhì)則相對(duì)較多。此外，深海魚(yú)骨骼中軟骨的比例也遠(yuǎn)高于淺海魚(yú)。對(duì)于深海魚(yú)來(lái)說(shuō)，這都是為了適應(yīng)深海生活所作出的必要的“妥協(xié)”。所謂“過(guò)剛則易折”，相比于骨骼和肌肉，脂質(zhì)和膠質(zhì)能更好地幫助魚(yú)類(lèi)對(duì)抗巨大的壓力。

　　同時(shí)這樣的身體結(jié)構(gòu)還有另外一個(gè)好處，較低比例的骨骼和肌肉能降低深海魚(yú)的能量消耗，而高比例的脂質(zhì)則同時(shí)能夠儲(chǔ)存更多的能量，這對(duì)于身處營(yíng)養(yǎng)貧瘠、氧氣稀薄的深海的魚(yú)類(lèi)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。

　　前些年被評(píng)為世界上最丑生物的水滴魚(yú)——軟隱棘杜父魚(yú)就是一個(gè)很好的例子。被捕撈上岸的水滴魚(yú)往往是軟趴趴的一灘粉紅色物體，活脫脫像一個(gè)長(zhǎng)著大鼻子的史萊姆。然而在深海中水滴魚(yú)的外形和普通魚(yú)類(lèi)并無(wú)二致，只是在被捕撈上岸的過(guò)程中，由于壓力的迅速降低讓它們的身體結(jié)構(gòu)被破壞，成了我們看到的樣子。而在它們生活的地方，卻正是這一身的膠質(zhì)幫助它們存活了下來(lái)。

　　水滴魚(yú)

　　（圖片來(lái)源：維基百科）

　　之前的研究發(fā)現(xiàn)，在馬里亞納獅子魚(yú)的基因組中，調(diào)控骨骼發(fā)育和骨組織骨化的基因發(fā)生了突變。這一突變會(huì)導(dǎo)致馬里亞納獅子魚(yú)骨骼的鈣化過(guò)程提前終止，導(dǎo)致其骨骼組成中大部分為軟骨。而軟骨的抗高壓能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于硬骨組織的?！　?/p>

　　馬里亞納深海獅子魚(yú)特殊表型的分子機(jī)制

　?。▓D片來(lái)源：參考資料1）

　　深入細(xì)胞膜的強(qiáng)大抗壓能力

　　然而這并不是深海魚(yú)的全部本領(lǐng)。

　　要知道，靜水壓力并不是一個(gè)宏觀的物體，它并不像一只死死捏住深海魚(yú)的手，只會(huì)從宏觀的身體結(jié)構(gòu)上對(duì)深海魚(yú)造成影響。靜水壓是無(wú)孔不入的，無(wú)論是宏觀結(jié)構(gòu)還是微觀結(jié)構(gòu)都會(huì)受到它的攻擊。

　　當(dāng)我們把視線聚集到微觀世界，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，高壓環(huán)境下，細(xì)胞膜的流動(dòng)性會(huì)降低。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，在深海之中細(xì)胞的細(xì)胞膜會(huì)變得更“硬”，這絕非一件好事。細(xì)胞膜是控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的重要關(guān)口，細(xì)胞膜變硬會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞更加困難。細(xì)胞外的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)無(wú)法進(jìn)入細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的廢物難以運(yùn)出細(xì)胞，那生物將無(wú)法生存下去。這就像是外賣(mài)員要通過(guò)一個(gè)人頭攢動(dòng)的路口去送外賣(mài)：本來(lái)他只要在人縫中擠過(guò)去就行，結(jié)果有一股神秘的力量把所有人都往一塊推，搞得人貼人人擠人，外賣(mài)員拼了老命也沒(méi)能擠過(guò)去，這時(shí)他就會(huì)覺(jué)得壓力好大。

　　科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于淺海魚(yú)來(lái)說(shuō)，深海魚(yú)的細(xì)胞膜上有著更多的不飽和脂肪酸，這讓它們的細(xì)胞膜能在高壓環(huán)境下保持較高水平的流動(dòng)性，提高物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男省?/p>

　　打個(gè)比方，植物油相對(duì)動(dòng)物油來(lái)說(shuō)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(dòng)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。

　　高比例的不飽和脂肪酸能讓深海魚(yú)即使身處高壓環(huán)境仍然擁有“柔軟”的細(xì)胞膜，但如果一條深海魚(yú)被捕撈上岸，它的細(xì)胞結(jié)構(gòu)也會(huì)隨之破壞，因?yàn)楫?dāng)它身處低壓環(huán)境中時(shí)，細(xì)胞膜的流動(dòng)性就有些過(guò)強(qiáng)，細(xì)胞膜過(guò)“軟”，導(dǎo)致細(xì)胞很容易壞掉。

　　9個(gè)硬骨魚(yú)基因家族分析發(fā)現(xiàn)，MHS中與脂肪酸代謝相關(guān)的基因家族顯著擴(kuò)增

　　（圖片來(lái)源：參考資料1）

　　脂質(zhì)并不是唯一受到高壓影響的物質(zhì)，蛋白質(zhì)也難以逃脫這無(wú)處不在的壓力。正常來(lái)說(shuō)，受到高壓影響的蛋白質(zhì)會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)的改變和功能的喪失，而蛋白質(zhì)的正常工作對(duì)于生物的生存至關(guān)重要。

　　幸好對(duì)于這一點(diǎn)深海魚(yú)也有相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略。深海魚(yú)的某些蛋白質(zhì)特定位點(diǎn)的氨基酸會(huì)被其它氨基酸所替換，提高其對(duì)壓力的抗性。比如深海魚(yú)體內(nèi)的α肌動(dòng)蛋白在多個(gè)位點(diǎn)發(fā)生了氨基酸的取代，其中包括了鈣離子和ATP的結(jié)合位點(diǎn)。這兩個(gè)位點(diǎn)的氨基酸替換能夠保證肌動(dòng)蛋白在高壓環(huán)境下仍然能正常工作。

　　此外，有些蛋白質(zhì)中的化學(xué)鍵的數(shù)目和種類(lèi)會(huì)發(fā)生一定的變化。這種變化導(dǎo)致了蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的改變，從而加強(qiáng)了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的剛性，也就提高了其對(duì)高壓環(huán)境的適應(yīng)性。就像你在搭積木的時(shí)候給積木外面多貼兩根膠帶，絕對(duì)比不貼膠帶要穩(wěn)固許多。

　　也有研究發(fā)現(xiàn)深海魚(yú)體內(nèi)氧化三甲胺（TMAO）的含量遠(yuǎn)高于淺海魚(yú)。氧化三甲胺是一種非常重要的蛋白質(zhì)穩(wěn)定劑，它能夠幫助變性的蛋白質(zhì)恢復(fù)原來(lái)的結(jié)構(gòu)，從而恢復(fù)其正常功能。深海魚(yú)體內(nèi)大量的氧化三甲胺能夠幫助它們細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)維持原有的結(jié)構(gòu)和功能，從而保證細(xì)胞的活性。

　　有趣的是，隨著魚(yú)類(lèi)的死亡，氧化三甲胺會(huì)逐漸分解為三甲胺，而三甲胺則是海魚(yú)腥味的重要來(lái)源。那么也就是說(shuō)，越是深海魚(yú)，死了以后的腥味就越重，內(nèi)陸的朋友們總覺(jué)得帶魚(yú)的腥味重也就不難理解了。

　　這些發(fā)生在基因編碼及調(diào)控序列的變化可能有助于MHS增加細(xì)胞內(nèi)TMAO水平以增強(qiáng)蛋白質(zhì)穩(wěn)定性

　?。▓D片來(lái)源：參考資料1）

　　現(xiàn)在一些人總是覺(jué)得周?chē)沫h(huán)境給了自己很大的壓力，選擇佛系生活甚至自暴自棄。但是你們想一想，深海的魚(yú)類(lèi)面臨著這么大的壓力都沒(méi)有放棄，即使從蛋白質(zhì)層面開(kāi)始改變自己，也要適應(yīng)環(huán)境，成為環(huán)境的主人，你還有什么理由放棄！趕快行動(dòng)起來(lái)改變自己，戰(zhàn)勝壓力吧！

　　團(tuán)隊(duì)介紹：云?？破帐莵?lái)自中國(guó)海洋大學(xué)的一支有趣的科普隊(duì)伍，以年輕人特有的視角來(lái)解構(gòu)看似高深的科學(xué)問(wèn)題，讓你發(fā)現(xiàn)大自然竟然這么好玩。

　　參考資料：

　　1、Morphology and genome of a snailfish from the Mariana Trench provide insights into deep-sea adaptation[J]. Nature Ecology & Evolution, 2019.

　　2、Cocker J E . Adaptations of deep sea fishes[J]. Environmental Biology of Fishes, 1978, 3(4):389-399.

　　3、Haedrich R L . Deep-water fishes: evolution and adaptation in the earth's largest living spaces[J]. Journal of Fish Biology, 2010, 49(sA):40-53.

　　4、Morita T . High-pressure adaptation of muscle proteins from deep-sea fishes, Coryphaenoides yaquinae and C. armatus[J]. Annals of the New York Academy of ences, 2010, 1189:91-94.

　　5、Winnikoff J R , Wilson T M , Thuesen E V , et al. Enzymes feel the squeeze: Biochemical adaptation to pressure in the deep sea[J]. Biochemist, 2017, 39(6):26-29.?

　　6、Robert Kunzig . The Physics of . . . Deep-sea Animals，Discover，2001

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