摘要: 月光在水面下變得模糊而暗淡。此時，海洋深藍(lán)的背景中出現(xiàn)了一尾月魚（Lampris guttatus）的身影，它正獨(dú)自緩緩地游向寒冷而靜謐的深海。在人類觀察者的眼中，月魚往往顯得有些孤獨(dú)和冷酷。直到有一天，人們終于發(fā)現(xiàn)，月魚原來和我們一樣，身體中也流淌著溫?zé)岬难?..
月光在水面下變得模糊而暗淡。此時，海洋深藍(lán)的背景中出現(xiàn)了一尾月魚（Lampris guttatus）的身影，它正獨(dú)自緩緩地游向寒冷而靜謐的深海。在人類觀察者的眼中，月魚往往顯得有些孤獨(dú)和冷酷。直到有一天，人們終于發(fā)現(xiàn)，月魚原來和我們一樣，身體中也流淌著溫?zé)岬难海m然這與它們是否“溫情”無關(guān)——這溫度讓月魚更加適應(yīng)海洋的多變與廣闊，使它們成為了進(jìn)化中當(dāng)之無愧的強(qiáng)者。
月魚游泳時的胸鰭運(yùn)動。圖片來源：youtube.com
“溫血動物”：被鳥和哺乳類“壟斷”？
人們通常所說的“冷血”和“溫血”動物，在科學(xué)上分別被稱做“變溫動物”與“恒溫動物”。
變溫動物的體內(nèi)基本不具備調(diào)節(jié)自身體溫的系統(tǒng)，它們的體溫因環(huán)境溫度而發(fā)生改變。因此，“冷血動物”的血也并非總是冷的，而是取決于環(huán)境的冷暖。這迫使很多變溫動物通過行動使自己處于合適的環(huán)境來保障正常的生理功能，比如蛇和鱷魚等爬行動物需要通過曬太陽來提升體溫，一些魚類追隨一定溫度的水層等。而恒溫動物則不像變溫動物那樣依賴外界的溫度，它們能夠調(diào)節(jié)自身的體溫使其保持在某一恒定的范圍。
在傳統(tǒng)的認(rèn)識中，人們將恒、變溫動物與生物大類群的劃分對應(yīng)起來，認(rèn)為只有鳥類和哺乳動物才擔(dān)當(dāng)?shù)闷鸷銣貏游锏拿?。其?shí)，這種對應(yīng)是很難完全實(shí)現(xiàn)的，一些小的例外并不罕見，比如身為哺乳動物的鴨嘴獸便是一種變溫動物；一些魚類，例如某些鯊魚和金槍魚（如長鰭金槍魚，Thunnus alalunga）可以通過血液的調(diào)動主動提高游泳肌群的溫度，從而提升其生理功能。但這些例外似乎并未改變一個“結(jié)論”，即只有鳥類和哺乳動物才會擁有全身流淌著的溫?zé)嵫?，它們才是真正意義上的“恒溫動物”。這仿佛讓它們看起來比其它動物顯得更加“高等”。
月魚：魚類的“溫血王子”
然而，自然界向來不憚于更新人類淺薄的知識體系。這一次，人們對“冷血動物”的認(rèn)知被一種以月亮為名的魚類所改變。最近，科學(xué)家已經(jīng)證實(shí)月魚（Lampris guttatus）是一種全身性的溫血魚類，這是在“冷血動物”魚類中首度被發(fā)現(xiàn)的擁有恒定體溫的種類。這一報告[1]發(fā)表在最近一期的《科學(xué)》（Science）雜志上。
月魚是一種全球分布的海洋魚類，它們碩大銀色的軀體卵圓而側(cè)扁，各鰭均為紅色。這些特征使月魚看起來仿佛是它們長條形的親戚、同屬月魚目的“皇帶魚”被改造成了圓圓的模樣。
左：月魚（ Lampris guttatus）；右：皇帶魚（ Regalecus glesne）
通過在月魚的胸部肌肉組織中植入熱電偶，研究人員得以監(jiān)測月魚在游泳時的溫度。他們發(fā)現(xiàn)，月魚的全身相對于環(huán)境溫度都有所提高，而這種提高在身體各處是不均勻的。具體到月魚胸肌內(nèi)部，溫度并沒有隨深度和水溫的變化而產(chǎn)生明顯的改變，基本保持在一個穩(wěn)定的溫度區(qū)間內(nèi)。
溫度拋面圖（圖A）顯示，一尾重40千克（叉長98.0厘米）的月魚在外界環(huán)境溫度為10.5°C時身體內(nèi)部的溫度分布情況。月魚溫度的追蹤檢測結(jié)果（圖B）顯示了一尾重39千克（叉長96.4厘米）的月魚在不同水深和水溫下游泳時的溫度。圖片來源：研究論文
科學(xué)的檢測證實(shí)了月魚全身性溫血的特質(zhì)，改寫了教科書中“魚類都是冷血動物”的舊有認(rèn)知，也使月魚成為了魚類中名副其實(shí)的“溫血王子”。
兩大“神器”成就溫血月魚
月魚“高魚一等”的溫血技能主要倚仗它們具有的兩大神器。
首先，強(qiáng)大的胸肌為月魚提供了大量的代謝熱能。不同于一般魚類依靠體軸擺動前進(jìn)的游泳方式，月魚的快速游泳主要是憑借像翅膀一樣的一對胸鰭的持續(xù)扇動來實(shí)現(xiàn)的。驅(qū)動胸鰭扇動的是行有氧代謝的暗紅色胸?。ㄗⅲ耗埽芎茫?，這些肌肉被深埋于肥厚的結(jié)締組織之下，將其產(chǎn)生的熱量隔絕的身體之內(nèi)。月魚的胸肌在其總肌肉量中占有很大比例，遠(yuǎn)超出一般魚類的份額，它就像一臺強(qiáng)勁的馬達(dá)，為月魚的游泳提供持續(xù)的動力，同時借助血液循環(huán)向全身各處輸送源源不斷的熱量。
論文的第一作者尼古拉斯·魏格納（Nicholas C. Wegner）和一尾月魚。圖片來源：NOAA Fisheries, Southwest Fisheries Science Center
有了熱量的“開源”，要實(shí)現(xiàn)全身的溫血，“節(jié)流”對于月魚也同樣重要。對于一條魚類而言，體內(nèi)熱量直接散失的主要“窗口”顯然位于鰓部。此處是血液離外界最近的地方，只隔著薄薄的雙層細(xì)胞。血細(xì)胞與外界水體進(jìn)行氣體交換的同時，血液中的熱量也會大量的散失在比熱容很大的水中。但這并沒有難倒要實(shí)現(xiàn)全身溫血的月魚君，它們進(jìn)化出了獨(dú)特的鰓，利用“逆流熱交換”（counter-current heat exchange）的機(jī)制巧妙地緩解了熱量的流失。逆流熱交換裝置可以在人類制造的很多機(jī)器中看到。而在漫長的演化過程中，月魚君也得到了這樣幾近完美的系統(tǒng)。
簡單而言，這種結(jié)構(gòu)的原理是利用尚未進(jìn)行氣體交換的溫?zé)嵫褐械臒崃?，給已從氣體交換場所流出的、被冷卻的血液加熱。換句話說，就是趁溫血尚未被外界冷水冷卻時先把熱量傳遞給冷血，從而防止溫血中的熱量在鰓中向外散失而被白白地浪費(fèi)。這一結(jié)構(gòu)是通過“冷、熱血管”的“緊密接觸”實(shí)現(xiàn)的。
左圖為月魚的鰓弓，右圖為左圖中C區(qū)域放大后的細(xì)脈網(wǎng)結(jié)構(gòu)。藍(lán)色：輸入靜脈溫血的血管；紅色：輸出動脈冷血的血管。圖片來源：研究論文
在上面的解剖圖中我們可以看到：在鰓中，輸入未經(jīng)氣體交換之靜脈溫血的血管（藍(lán)色表示）與輸出動脈冷血的血管（紅色表示）總是彼此緊密“糾纏”在一起，這樣零距離接觸的結(jié)構(gòu)，保證了靜脈血對動脈血的高效、充分暖化，大大緩解了血液過鰓后的熱量折扣，為月魚君成就全身的溫血提供了有力的保障。
其實(shí)，這種類似“逆流熱交換”的結(jié)構(gòu)在其它一些僅在身體某些部位實(shí)現(xiàn)了溫血的魚類中也有發(fā)現(xiàn)，但根據(jù)目前的認(rèn)識，月魚君是僅有的將這種神器裝備到鰓中的家伙，這就像把一個熱回收裝置安在了散熱窗口，無疑是月魚君為實(shí)現(xiàn)全身溫血的神奇創(chuàng)新。
這個殺手不太“冷”
人們常說能力的提升往往伴隨著生存空間的擴(kuò)大。對于一條魚類而言，亦是如此。全身的溫血，使月魚的各主要器官都“沐浴”在溫暖的血液中，這種溫暖的優(yōu)勢卻使它們將目光投向了更加寒冷和幽深的海洋，在那里，溫躍層（注：海水溫度隨深度變化速率較其上、下層海水更快的一薄層海水）以下的豐富美食正等著它們?nèi)ひ挕?/p>
月魚做足了最充分的準(zhǔn)備，全身溫血使它們的多項(xiàng)生理功能都得到了提高：肌肉更快的收縮使力量輸出更加強(qiáng)勁，眼睛的瞬時分辨率增強(qiáng)，神經(jīng)傳導(dǎo)速度加快，連消化吸收率都得以提升，這些特長使深水中的月魚在游速、視力和反應(yīng)靈敏度上都表現(xiàn)出色。
眼睛和腦部的溫血能讓月魚有相對更佳的神經(jīng)傳導(dǎo)及瞬時分別率，可能使它們在生存上獲得優(yōu)勢。圖片來源：NOAA Fisheries, Southwest Fisheries Science Center
然而更重要的是，它擁有了一顆強(qiáng)大的心臟。溫血的保護(hù)使月魚心臟的輸出量不會因溫度的降低而減小，這使月魚具備了長時間處于深水中的能力。與不具備一顆 “溫暖心臟”，卻也需要在深水中覓食的長鰭金槍魚相比，月魚無需經(jīng)常浮到海水表面去補(bǔ)充熱量，通常潛浮所在的深度也相對更深（50-400米），這使它們成為了當(dāng)之無愧的深海捕食者。
擁有全身溫血的深海捕食者月魚，與僅擁有部分溫血器官的金槍魚和某些鯊魚常常同時出沒在溫躍層下的海域，但它們對深水適應(yīng)的進(jìn)化歷程卻相對獨(dú)立。與從熱帶祖先開始就不斷向更深處努力進(jìn)發(fā)的金槍魚和某些鯊魚不同，深水仿佛本來就是月魚的“故土”，它們不啻于滿足為了覓食而短暫的跨越溫躍層，而是通過不斷地完善自身的生理“性能”，向它們所眷戀的更寒冷和深邃的海洋領(lǐng)地勇敢擴(kuò)張，這其中令人著迷的進(jìn)化秘密，不斷吸引著研究者探索的目光。
