一个生物,如果长期处于剧毒高压暗无天日的环境中,会怎样?
它会悲惨地死去。
或者,它会长出真正的钢铁铠甲,坚强地活着。
科学家Warén等人在《科学》杂志上发表了一项令人瞠目结舌的研究。在印度洋开尔瑞(Kairei)热液喷口区暗无天日的黑烟囱底部,他们找到了一只独特的海螺(Scaly-foot gastropod,鳞足螺,又名鳞角腹足蜗牛)。它没有像其他软体动物那样长着脆弱的肉足,而是给自己打造了一套真正意义上的“钢铁铠甲”。它的足部两侧,像屋顶瓦片一样层层叠叠地覆盖着长达8毫米的黑色金属鳞片。
这在所有已知的软体动物中,绝无仅有。
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这套铠甲究竟是什么构造?
科学家把这层黑色金属鳞片切开,放在电子显微镜下,看到了一个极其精巧的三明治复合装甲:
最里面,是柔软的活体组织内芯,负责输送营养;
中间层,是一层坚韧的有机硬蛋白,就像建楼用的钢筋脚手架。奇妙的是,这层脚手架上密密麻麻地镶嵌着微米级的硫化铁颗粒;
最外层,则是厚达0.2毫米的纯粹矿物层——主要由黄铁矿和具有磁性的胶黄铁矿构成。
这只海螺,竟然是一块活着的磁铁。你用磁体吸,真能把它吸住!
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科学家的第一反应是怀疑。
在深海热液这种极端环境里,到处都是喷涌的重金属。这层铁甲,会不会只是海螺长期泡在富含铁的水里,表面发生了被动的化学沉淀?就像一根长期泡在水里的铁管生了锈?
为了区分被动生锈与主动锻造,科学家的思路非常巧妙,他们做了纯度分析。
热液喷口周围的液体里,不仅有铁,还有大量的锌、铜等其他金属。如果只是环境导致的随机沉淀,海螺的鳞片上理应混杂着各种金属杂质。
但是,当科学家对鳞片进行能谱分析时,发现这层硫化铁的纯度极高,完全没有锌或铜的污染。而且,那些硫化物颗粒在有机层中的排列,呈现出高度规律的几何分布。
杂质的“无”,与结构的“序”,雄辩地证明了,这不是被动生锈。这是海螺主动控制的精密生物矿化过程。
它是一个深海的炼金术士,精准地从剧毒的环境中筛选出铁和硫,按需沉积,为自己锻造兵器。
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它为什么要背负如此沉重的铁甲?
答案在于残酷的深海黑帮火拼。
在这个热液生态系统中,游荡着一种肉食性的捕食者海螺(Phymorhynchus属,芋螺的近亲)。它们像刺客一样,靠发射带有剧毒的齿舌(毒镖)来猎杀猎物。
科学家发现,捕食者的毒镖,根本刺不穿这层0.2毫米厚的金属外甲。
这套铁甲,正是物竞天择下,完美的防御工事。
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科学家的探索并未止步于此。他们提出了一个更宏大的问题:
这套钢铁铠甲,花了多少年才进化出来?
按照传统的达尔文渐变论,如此精密的结构,理应需要数亿年的微小突变,慢慢累积而成。
但分子系统发育学的基因测序发现,这种像寒武纪化石一样复杂的金属装甲,并不是从几亿年前一路缓慢演化并遗留下来的活化石。相反,它是这支海螺在进入热液环境后,为了抵御毒针捕食者,在相对“很近”的地质时期内“全新研发”出来的。从漫长的地质演化尺度上看,几乎是“一瞬间”迅速成型。
它是如何做到的?
科学家发现,海螺并没有从零开始发明一种新基因。相反,它直接挪用了祖先基因库里,原本只在外套膜中用来制造螺壳的古老基因图纸。 它将这些造壳基因在足部组织中疯狂表达,利用体内共生菌提供的现成硫化物,结合环境中的铁元素,硬生生在柔软的肉足上长出了矿化鳞片。
极端的生存压力按下了快进键,现成的环境毒物提供了原材料,古老的基因图纸完成了重新编程。三者结合,让生命在演化尺度的“一瞬间”,爆发出难以置信的创造力,重演了一次寒武纪大爆发式的奇迹。
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生活中,你肯定也会遇到各种各样的高压、批评,甚至恶意。
你可以选择,任由这些负面能量附着在身上,慢慢腐蚀自己的内心。最终千疮百孔,愤世嫉俗。
你还可以有另一种选择。
用内心的秩序去过滤它们,剔除掉无用的杂质,提取出能让你变得更强韧的铁。
有时候,成长只在一瞬间。
愿那些杀不死你的,终能帮你锻造出一身钢铁铠甲。
【参考资料】
Warén, Anders, et al. "A hot-vent gastropod with iron sulfide dermal sclerites." Science 302.5647 (2003): 1007-1007.
Goffredi, Shana K., et al. "Novel forms of structural integration between microbes and a hydrothermal vent gastropod from the Indian Ocean." _Applied and Environmental Microbiology_ 70.5 (2004): 3082-3090.
Chen, Chong, et al. "How the mollusc got its scales: convergent evolution of the molluscan scleritome." _Biological Journal of the Linnean Society_ 114.4 (2015): 949-954.
Sun, Jin, et al. "Genome sequencing of deep-sea hydrothermal vent snails reveals adaptions to extreme environments." _Nature Communications_ 11.1 (2020): 1-13.
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我是雪树,让我们一起撩拨宇宙的琴弦。
