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自然奇趣志 | 深海400℃热液口旁,这种螺披着一身“铁甲”

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在印度洋两千多米深的地方,没有阳光,水压足以将普通物体碾碎,从海底裂缝中喷涌而出的热液温度高达400摄氏度且携带大量硫化物和重金属。这片被科学家称为“深海地狱”的极端环境,却成为螺类两大怪咖之一的鳞足螺(Chrysomallon squamiferum,也叫鳞角腹足蜗牛)的栖息之所。鳞足螺不仅是自然界的奇观,还有“自带磁性”的特异功能,其“铁甲”更是被用来研发新型防护装备。大连海洋大学教授谢韶旺向记者揭开了鳞足螺的磁力之谜——腹足侧面覆盖着数百块含铁鳞片。

命名:从发现到定名历时十四年

大连海洋大学教授谢韶旺查阅大量资料后向记者介绍,鳞足螺从发现到正式命名,历时十四年。2001年,科学家在印度洋的Kairei热液口区首次发现了这种奇特的生物。2003年,Warne等人就在《Science》上报道了这一“具有硫化铁表皮骨片的热液腹足类”,让世界首次知晓了它的存在。直到2015年,Chen等人正式发表了物种描述,将其命名为Chrysomallon squamiferum——属名来自古希腊语“金色毛发”,种名来自拉丁语“长有鳞片的”。因为鳞足螺生活在深海热液喷口附近,水深在2400米到2900米之间,采集极为困难,研究者需要乘坐深潜器,在近乎黑暗的环境中精准定位这些比乒乓球大不了多少的小家伙。2010年,英国RRS詹姆斯·库克号科考船在龙族热液喷口区成功进行了生物采样,才真正揭开了鳞足螺的神秘面纱。

铁甲:独一无二的金属装备

鳞足螺最令人惊叹的是它那身独一无二的“铁盔甲”。谢韶旺告诉记者,它的腹足侧面覆盖着数百块含铁的鳞片,这些鳞片以几丁质为有机框架,内部充满了纳米级别的管道,可以装填硫化铁颗粒;鳞片以覆瓦状排列,如同一件精密的锁子甲。

鳞足螺的壳分为三层:最外层约30微米厚,由铁的硫化物组成;中间是一层约150微米厚的柔软有机层,起到缓冲和散热的作用;最内层约250微米厚,由碳酸盐矿物霰石构成。这种“铁-有机物-碳酸钙”的三明治结构,兼具硬度与韧性——铁质提供强度,有机层吸收冲击力。麻省理工学院的研究团队曾专门分析这种结构,发现每一层都在抵抗穿透、耗散热量和减少断裂应变方面扮演着独特角色,其设计“不同于任何已知的天然或人造装甲”。“需要澄清的是,‘子弹打不穿’的说法没有科学依据,在权威研究文献中找不到出处。”谢韶旺教授补充道。

由于鳞足螺的铁化合物主要是二硫化亚铁和具有磁性的硫复铁矿,有人戏称它是“海底的万磁王”。鳞足螺真的可以被磁铁吸住。更有趣的是,鳞足螺并非只有一种“涂装”。生活在Kairei区的个体含铁丰富,呈黑色且带有磁性;而生活在Solitaire区的个体缺铁,呈白色且没有磁性。颜色差异并非基因决定,而是由环境中硫化物的浓度决定——环境给了什么原料,它就锻造什么铠甲。

基因:没有“新基因”靠重组

2020年,香港科技大学的研究团队首次破解了鳞足螺的基因组。结果出人意料:鳞足螺并没有进化出任何“新基因”来制造这身铁甲。它只是“重启”了五亿四千万年前寒武纪时代软体动物祖先的古老基因。研究人员发现,掌管鳞片和外壳形成的二十五个转录因子,其实也控制着其他软体动物的壳盖、鱿鱼的喙、石鳖的骨针等坚硬部分的形成。

2025年,一项发表在《Communications Biology》上的蛋白质组学研究进一步深化了这一认识。研究人员通过对鳞足螺和深海偏顶蛤的比较分析发现,两者染色体共线性高度保守,鳞足螺中有541个基因家族显著扩张。鳞足螺用最原始的基因指令,在深海极端环境中演绎了一场华丽的“文艺复兴”。

生存:没有眼睛不靠进食

鳞足螺没有眼睛。在永恒的黑暗中眼睛已经退化。它不靠传统方式进食,而靠食道腺中大量共生细菌提供营养。这些细菌利用热液喷出的硫化物进行化能自养,合成有机物。事实上,鳞足螺在整个后幼虫阶段都完全依赖内共生细菌,其消化系统已高度简化。

据谢韶旺教授介绍,为了支持这套独特的共生系统,鳞足螺长出了一个极为巨大的心脏,基于三维解剖重建的研究表明,其心耳和心室组成的复合体约占身体总体积的4%,主要功能是将血液泵入鳃部进行氧合,再供应给高度血管化的食道腺——也就是共生细菌的栖息之所。这颗“超级心脏”驱动着发达的循环系统,源源不断地为共生细菌输送它们所需的硫化物和氧气。

启示:研发新型防护装备

鳞足螺的存在不仅是自然界的奇观,更可能启发未来的科技。美国已经在研究鳞足螺的外壳结构,希望开发出新型防护装备。它那轻便、坚固又抗冲击的复合装甲,为防弹衣和航天材料的设计提供了全新思路。然而,鳞足螺正面临着严峻的生存危机。2019年,鳞足螺被世界自然保护联盟列为“濒危”物种,成为全球首个因深海采矿而濒危的物种。它的分布范围极为有限,仅见于印度洋三个热液喷口区,总面积仅约0.02平方千米。

谢韶旺介绍,今年,中国海洋大学联合多国团队在《Current Biology》上发表了一项覆盖印度洋全域8个热液区、125只鳞足螺的种群基因组学研究。研究揭示了鳞足螺从西南印度洋脊南端向北扩散约24万年的历史,并识别出5个遗传种群。该项研究为深海保护区的选址提供了直接的遗传学依据。

在印度洋底那片“水深火热”的绝境中,鳞足螺用五亿年前祖先留下的基因,为自己锻造了一副金属铠甲。它告诉我们:生命的力量不在于拥有多少新东西,而在于如何智慧地运用已有的一切——即使是在地狱般的深海里,也能活成一道闪亮的光。

半岛晨报、39度视频记者岳宇艳

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