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鲎蓝色血液的鸳鸯鱼

鲎(hòu)是地球上最早的已知生物之一,至少在4亿多年前的泥盆纪,它们就已经出现。

鲎蓝色血液的鸳鸯鱼

鲎(hòu)是地球上最早的已知生物之一,至少在4亿多年前的泥盆纪,它们就已经出现。在数亿年的时间长河中,鲎一直保持着原始而古老的相貌,与几亿年前祖先的化石相比,几乎没有任何进化,因此被生物学家称为“活化石”。

在我国,鲎又叫做“马蹄蟹”,因为它有着类似螃蟹的硬质甲壳和马蹄形的头胸部。但是,从物种的角度上说,鲎与蟹没有任何关系。在我国南方沿海地区,鲎还有一个浪漫的名字——“鸳鸯鱼”,这是因为进入交配季节后,雄鲎总是紧紧地抱住雌鲎一起行动,形影不离,渔民一捞就是一对。

鲎不但模样奇特,血液更是罕见的蓝色,一旦接触到细菌便会凝固,是医学上最佳的细菌检测试剂。

长相古怪的古老生物

鲎眼启发的仿生科学

鲎在地球上已经生存了至少4亿年,如今还有3属4种:分布在北美的美洲鲎;分布在日本、韩国以及中国沿海的中华鲎;分布在印度、越南沿海的南方鲎和分布在泰国沿海的圆尾鲎。

与4亿年前的化石相比,它们几乎没有任何进化,因此有科学家称它们为“演化呆滞的类群”,达尔文则解释这类生物在生存过程中没有遇到过竞争。

从鲎的发育过程来看,它的幼虫与几亿年前在海洋中繁盛的三叶虫长得十分相似,于是科学家推断:鲎与三叶虫有着十分密切的亲缘关系。

成年鲎的长相十分奇特,乍一看有点像螃蟹,但跟螃蟹大不相同。鲎的身体包着硬质甲壳,呈青褐色或暗褐色;它的身体由关节相连的3个部分组成:头胸部、腹部和一根长长的尾巴。鲎的头和胸是连在一起的,头部较圆厚,胸部较为扁平。头胸部上顶着一个宽阔的背甲,呈马蹄形,这也是它另一个名字“马蹄蟹”的来历。

在鲎的头胸部两侧,还各有一只大复眼——每只复眼由约1000只小眼组成。美国科学家哈特兰因对鲎的眼睛进行了研究,发现了“侧抑制原理”,能大大加强目标的清晰度。人们根据“侧抑制原理”,研制出了与鲎的复眼结构相似的电子眼,用来处理模糊的X光照片、航空摄影照片和月球照片,得到了轮廓清晰的图像。哈特兰因也由此获得了1967年的诺贝尔生理学奖。此外,鲎的头胸甲前端还有一对小眼睛,每只直径仅有半毫米,它们虽然很小,但既有晶状体,又有视网膜,对紫外线尤为敏感,仅用来感知亮度。

鲎头胸部的腹面长着6对附肢。与螃蟹一样,第一对附肢最为强壮,称为“螯肢”,是专门用来捕捉蠕虫等猎物的,也是鲎捕猎时最重要的工具。其他5对附肢围绕在口周围,称为“步足”,主要功能是进食和步行。前面4对步足都是钳状,内侧有长刺,用来剥离食物并将其送入口中,而最后一对步足活像一把耙子,是鲎挖土的工具。

鲎的消化和排泄系统也很有特点。由于它们没有牙齿,不能咀嚼,食物入口之后便被直接送到磨胃——一个类似砂囊的器官,然后被磨碎,再被送入长形的胃肠内被消化、吸收。鲎有一个非常重要的器官,称为“肝胰腺”,能够分泌消化酶并将其送进胃肠。食物消化后,残余物通过排泄器官被排出体外。不过,鲎的排泄器官长在附肢上——在第4对步足的底部,有两个小小的开口,这就是鲎的排泄口。头胸部的附肢内侧覆盖着书腮——顾名思义,鲎腮长得像层层叠叠的书页。书腮不仅是鲎的呼吸器官,还是它们在水中游动的主要工具:游泳时,鲎的背部朝下拍动腮片,以推动身体在水中行进。不过,鲎更喜欢在海底或沙滩上行走,将身体弯成弓形,钻入泥沙中,然后用长而尖的尾剑和最后一对步足推动身体前进。

鲎的尾部呈三角棱锥形,坚硬而锋利,能自由运动,不但可以帮助行走,也是御敌的重要武器,坚硬的尾部就像一把宝剑,可以刺入敌人的身体,致敌人于死地。

繁殖期形影不离的“海底鸳鸯”

需要十二三年才能发育成熟

鲎喜欢待在温暖的海水里。休息的时候,它们待在20~60米深的砂质底浅海区,把身体藏在泥沙里,只露出剑尾。冬季会跑到更深的海域去冬眠,夏季则“登陆”到海滩,待在沙滩或泥滩上。

鲎的食谱很杂,以动物为主,最喜欢的是栖息在海底和水草中的小型甲壳动物、小型软体动物、环节动物等,有时也吃一些有机碎屑,成年鲎甚至可以捕食小虾和小鱼。不过,体形微小的幼鲎就只能以单细胞藻类、各种小虫幼体等更小的生物为食。

每年4~8月是鲎的繁殖期。此时,成年鲎会寻找伴侣,当雄鲎找到雌鲎,就会用钩状的第二对步足将其紧紧抱住,在整个繁殖期都形影不离。这个时候捉到的鲎往往成双成对。因此,沿海渔民把这种“妇唱夫随”的动物称作“海底鸳鸯”或“夫妻鱼”。有趣的是,由于雌鲎少,雄鲎多,常常能看到两三只雄鲎紧紧抱着一只雌鲎的情况。

趁着大海涨潮,身形肥大的雌鲎便驮着瘦小的丈夫浮上沙滩,到高潮线上挖穴产卵,这是为了保证卵在退潮后能受到阳光的照耀。鲎的繁殖能力很强,在沙滩上产卵时,雌鲎用那对耙子般的步足在沙滩上挖出一连串的浅坑,在每个浅坑中分别产下数百枚卵,然后雄鲎用精液将卵覆盖起来,使其受精。

在海水和阳光的润泽下,数周后,小得几乎看不见的幼鲎便破壳而出了。初生的鲎体长仅7~8毫米,呈半透明状,没有尾剑,与化石中的三叶虫幼虫十分相似。

鲎的生长周期很长,初生的幼鲎以贮存的卵黄为营养来源,通过蜕壳的形式长大,每蜕壳一次,就长大一点,直到蜕壳十五六次之后,才能长得跟成年鲎相似。要达到性成熟,雄鲎需蜕壳19次,雌鲎也需蜕壳18次。性成熟之后,鲎便不再蜕壳。

在我国福建、台湾沿海一带,已经有人开展对鲎的人工饲养和研究,但因为条件限制,至今也没有鲎从出生到死亡的完整记录。据估算,鲎的寿命大约为20多年,直到十二三岁,鲎才能发育为性成熟的个体,可见其生长和繁殖的周期相当漫长。

奇特的蓝血动物

用于临床的鲎血试剂

众所周知,人类和大多数动物的血液都是红色的,而鲎的血液却是蓝色的。科学家研究发现:红色血液是因为含有的铁离子,当铁离子与氧结合后,形成血红蛋白,使血液呈红色。而在鲎的血液中,铜离子的含量是其他生物的几千倍,当铜离子和氧结合后,形成血蓝蛋白,使血液呈蓝色。

鲎的蓝色血液具有十分神奇的用途。1956年,美国科学家偶然发现鲎的蓝色血液一旦接触到细菌,立即就会凝固成胶状物质。研究者将鲎的血液提取出来制成试剂,能够检测出含量低至万亿分之一的细菌。根据这一特性,医学界创立了鲎试剂检测法,能够立即检查出病人是否有细菌感染,为急诊病人节约大量时间。

作为在地球上生存了4亿多年的地球居民,鲎被生物学家称为“活化石”。在数亿年的地质变迁中,鲎能够在残酷的生存竞争中活下来,一方面是达尔文说的没有遇到强有力的竞争者;另一方面,鲎的繁殖能力的确很强,还有坚硬的甲壳和尖锐的剑尾保护自己。此外,鲎肉的口感很差,人类食用后容易发生过敏和中毒现象,所以,鲎在过去很少遭到大规模捕杀。

但在鲎血试剂用于临床后,人们对鲎的需求就开始猛增。经过多年的捕捉,全球范围内鲎的数量已经开始明显减少。在我国,鲎已经被列为国家二级保护动物,沿海地区专门设立了鲎保护区。

为了获得宝贵的鲎血,人们很早就开始尝试人工饲养鲎,但结果一直不太理想。由于鲎的生长周期很长,再加上环境等因素的影响,很多鲎都出现了明显的贫血现象,无法用来制作试剂。

如今,制药公司找到了一个可持续发展的方式来制造鲎血试剂。在非繁殖期里,人们捕捉大量的鲎,然后筛选健康无伤的个体,放在特制的架子上,用一根不锈钢针头刺进鲎的身体取血,每只鲎取血100毫升左右。经过验证,这种取血方式就像人类献血一样,对鲎没有什么影响,更不会危及生命。

作者:冯雪梅

来源:环球人文地理

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