1分赛车稳赢技巧总结

2023年11月15日

X医生谈血液 | 极地深寒的透明之血


X医生谈血液 | 极地深寒的透明之血


图片

在上面这张照片里,我们可以很容易判断出左边试管里是血液。那右边试管里呢?


答案也是血液。


这两个试管里,都是鱼的血液,而且还是关系很近的两种鱼类。


右边试管里的这种透明血液,来自一种生活在南极周边的深海鱼类,叫做南极黑鳍冰鱼( Antarctic blackfin icefish)


图片
图片

也许有人会觉得,极地深海中怪异生物甚多,对于南极黑鳍冰鱼的透明之血,好像也无需为之大惊小怪。


非也。


南极黑鳍冰鱼极其独特。为什么它的血是透明的?因为它的血液中没有红细胞,也没有血红蛋白。在脊椎动物中独此一家。


正因为此,南极黑鳍冰鱼引起研究者的极大兴趣和关注。


没有血红蛋白就这么特别?

还真是。


人的血是红的,这是大家都知道的常识。事实上,所有哺乳动物的血都是红的。


还可以再延伸一下,基本上所有脊椎动物的血都是红的。为什么血是红的呢?


因为血里面有红细胞和血红蛋白。为什么要有血红蛋白?


在生物的演化中,血红蛋白是一种历史久远且极其重要的蛋白质。


地球上的生物获得能量的方式是对物质的氧化。氧对于生命的存在不可或缺。


生命在诞生之初是单细胞生物。对一个细胞而言,获得氧很容易——通过气体分子的跨膜扩散就可以。实际上,我们的组织细胞通过毛细血管末端获得氧的方式与之相同。


随着多细胞生物诞生并日渐复杂,体积和细胞数量不断增加,简单的气体扩散的方式就不能满足需求了。这时就需要有专门运输氧的载体:血红蛋白(Hemoglobin)。

图片
图片


血红蛋白是一种含铁原子的蛋白四聚体。铁原子对于血红蛋白结合氧的能力至关重要。这一点我们从日常生活中也能感受到——金属生锈也就是与氧结合。含铁也是血红蛋白呈现红色的原因。


从生物演化的角度看,血红蛋白在生命的早期就出现了,不然,复杂的多细胞生物是不可能诞生的。


如果没有血红蛋白,氧就只能简单溶于血液之中。与之相比,血红蛋白将血液运输氧的能力提高了20-30倍。


能结合氧的不仅仅是铁,还有其他金属,比如铜。不同的是,基于铜(蓝铜)的蛋白聚合物不是红色的,而是蓝色的——所以叫做血蓝蛋白(Hemocyanin)。软体动物,如贝类、乌贼、章鱼等,它们的血液中是血蓝蛋白,因此血呈蓝色。


图片
图片

那么,为什么南极黑鳍冰鱼没有血红蛋白呢?


这一点跟它的生活环境有关。


南极黑鳍冰鱼生活在温度极低的深海中,周围环境的氧气十分缺乏,而血红蛋白结合氧的效率也随低温而降低。这就形成了一种选择压力。


在演化过程中,可能由于突变造成了血红蛋白基因缺失,这在绝大多数情况下是致命的,但在极度深寒的南极海底,海水中溶解了更多的氧,而南极黑鳍冰鱼的祖先则已具有了某种适应机制,比如防止血液冰冻的蛋白质,从而得以存活并生息繁衍。


透明之血的奇特,在于它是一种逆进化的现象。即已经获得的复杂生命的特征,在基因突变和自然选择之手“操纵”下消失。这也是令研究者着迷之处。