編者按：你一定知道，水是生命之源。你不一定知道，水里大有乾坤。中科院之聲與中國科學(xué)院水生生物研究所聯(lián)合開設(shè)“水經(jīng)新注”專欄，在這里，我們將一起暢游水世界，探尋水生生物的奧秘，共同守護(hù)綠水青山。
有人說，海洋是另一個太空。海洋覆蓋著地球70％以上的表面，平均深度約為3800米，而深于200米的深海則占總體積的93%，探索海洋深淵的生態(tài)地質(zhì)等對地球生態(tài)、地震預(yù)報、生命起源等有重要作用。
在中科院水生生物博物館有這樣一尾來自馬里亞納海溝7415米深處的的“明星標(biāo)本”—斯威瑞擬獅子魚（Pseudoliparis swirei ，又名馬里亞納獅子魚），由中國科學(xué)院深淵科考隊何舜平老師采集，它既是目前發(fā)現(xiàn)的下潛深度最深的魚類，同時又因外形優(yōu)雅，一改人們對于深海魚“反正誰也看不見誰，就隨便長長”的印象，吸引了很多參觀者的興趣。
水生生物博物館陳列的斯威瑞擬獅子魚標(biāo)本
隸屬擬獅子魚屬（Pseudoliparis）
海洋的最深處——神秘的馬里亞納海溝
馬里亞納海溝（Mariana Trench）地處西北太平洋的海床，位于關(guān)島和北馬里亞納群島東部，是地球表面一道狹窄的裂縫，大部分深度超過8000米，最深處更達(dá)11,034米，相當(dāng)于把整個珠穆朗瑪峰填進(jìn)去還有兩千多米才到達(dá)海面，被稱作除南北兩極、珠峰外，地球的“第四極”，是所有深海探索者心中的圣地。
相比于太空探索，深海的探索也有很多需要攻克的難題，如壓強(qiáng)（深海每下降10米，壓力增加一個大氣壓），信號傳輸和海底供能問題等。
馬里亞納海溝示意圖（圖片來源：Wikimedia Commons）
曾經(jīng)人們一度以為深海條件不適合生命存在，科考潛艇的開發(fā)在第一次世界大戰(zhàn)后才得以實現(xiàn)，而對馬里亞納海溝的探索更是到1960年才真正拉開序幕。
在2014年和2017年對馬里亞納海溝探索過程中，研究人員在八千余米深處發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)了一種新的獅子魚科魚類，也是目前已知下潛深度最深的魚類。為了肯定廣泛的科學(xué)合作帶來的成果，科學(xué)家們將這種新發(fā)現(xiàn)的魚類以首次發(fā)現(xiàn)馬里亞納海溝的探險隊中一名水手的名字赫伯特·斯威瑞（Herbert Swire）來命名，自此斯威瑞擬獅子魚正式進(jìn)入大眾的視野。
8718米深度拍攝到的獅子魚，鏡頭中魚骨為被深海生物啃食干凈的誘餌
名副其實的“顏值擔(dān)當(dāng)”
當(dāng)然“因為看不見就隨便長長”只是如今對深海魚最常見的玩笑話，在高壓、缺氧、不見天日、缺少食物的極端環(huán)境，它們特化出了獨特的性狀以適應(yīng)艱難的生活，如尖牙和大嘴能極大提高捕食效率。
蝰（kui）魚（Chauliodus sloani）垂直分布約500-2500米
身上有連續(xù)發(fā)光器，其口可張開至120度
外形“科幻”的巨銀斧魚（Argyropelecus gigas）
棲息深度300-1000米，能夠控制自身生物熒光使之匹配海水中的光線實現(xiàn)“隱身”
大洋長鰭角????（Caulophryne pelaglca）前背鰭演化成發(fā)光釣竿吸引小生物成為它們的食物
雌性????魚比雄性大數(shù)十倍至數(shù)百倍，雄魚成熟后除精巢外身體器官會逐漸消失，變成雌魚身上的一個肉突（圖片來源：Wikimedia Commons）
相比之下，獅子魚就“眉清目秀”多了。它們身體呈白色半透明，沒有鱗片、尖利的牙齒和龐大的身軀，鰻魚一樣的尾巴和翅膀一樣寬大伸展的魚鰭在游動的時候仿佛少女的裙擺。在獅子魚生活的水域，6000米以下被稱作超深淵帶，在這里幾乎已經(jīng)沒有天敵，形象地說，在這里每個指甲蓋大的地方所承受的壓力都相當(dāng)于一頭大象的重量，此外它們還必須與完全的黑暗、接近冰點的溫度和巨大的水壓作對抗。
（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）
“裙袂飄飄”的獅子魚被誘餌吸引（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）
“以柔化剛”——小身軀里的大智慧
面對8000米以下深海的巨大壓力，馬里亞納獅子魚是如何進(jìn)行對抗的呢？
深海的巨大壓力對于大多數(shù)動物來說都是一個挑戰(zhàn)，獅子魚的應(yīng)對策略和很多深海魚一樣，并非是“硬扛”，而是通過調(diào)節(jié)自身的構(gòu)造，使身體內(nèi)外壓力實現(xiàn)平衡從而獲得生存。
從深海中捕獲的細(xì)鱗壯鱈（Albatrossia pectoralis）因體外壓力驟降導(dǎo)致膨脹的內(nèi)臟突入口腔（圖片來源：Wikimedia Commons）
首先，深海魚無法像淺海魚那樣利用魚鰾調(diào)節(jié)浮力，它們轉(zhuǎn)而依靠某些脂類提供浮力，同時為了降低身體密度，它們通常擁有細(xì)小的骨骼、較少的肌肉組織，且身體含水量很高，肉質(zhì)很像果凍。
從日本海溝7700米處捕撈的獅子魚
另外，研究人員發(fā)現(xiàn)，深海魚細(xì)胞膜富含不飽和脂肪酸，更軟更具流動性。此外，深海生物內(nèi)含有大量氧化三甲胺（TMAO），這一物質(zhì)可以幫助阻止蛋白質(zhì)扭曲，但是當(dāng)深度超過8200米后，TMAO也無能為力，目前來看這一深度應(yīng)該是魚類的生存極限。
僅僅是這些當(dāng)然還不夠，在對馬里亞納獅子魚基因組的研究中，我國深淵科考隊發(fā)現(xiàn)，其骨骼的鈣化過程因相關(guān)基因的突變而提前終止，導(dǎo)致身體骨骼非常薄且包括頭骨在內(nèi)沒有一個封閉的空腔，同時，一些細(xì)胞膜和蛋白質(zhì)穩(wěn)定有關(guān)的基因也發(fā)生了特異性突變，更加增強(qiáng)了獅子魚在分子層面的抗壓能力[11]。
馬里亞納獅子魚頭骨的不完整與相關(guān)基因的過早終止有關(guān)
“自然之智”與“科技之慧”——仿生機(jī)器魚的誕生
受馬里亞納獅子魚的啟發(fā)，浙大李鐵風(fēng)教授團(tuán)隊將自然的智慧運用到科技的探索中，仿生軟體機(jī)器魚成功問世。該機(jī)器魚擁有翅膀狀的柔性胸鰭，并以軟體人工肌肉來驅(qū)動，而一些硬質(zhì)器件如控制電路、電池等則被融入凝膠狀的軟體機(jī)身中，這些設(shè)計可以承受萬米級別的深海靜水壓力。
大量實驗證實，機(jī)器魚在深海、極地等惡劣及特種環(huán)境下都具有較好的應(yīng)用前景，也許，當(dāng)某天仿生機(jī)器魚的技術(shù)完全成熟，能夠獨立應(yīng)用于深海作業(yè)的復(fù)雜場景中時，馬里亞納獅子魚——這個海底深淵處的魚類精靈再也不會孤單了。
仿生獅子魚軟體機(jī)器魚
參考資料：
1. https://zh.wikipedia.org/wiki/
2. Naganuma T. Search for life in deep biospheres. Biol Sci Space. 2003, 17 (4): 310–317.
3. Linley, T. D., Gerringer, M. E., Yancey, P. H., Drazen, J. C., Weinstock, C. L., Jamieson, A. J. (2016) Fishes of the hadal zone including new species, in situ observations and depth records of Liparidae, Deep Sea Research I, 114, 99–110.
4. Gerringer, M. E., Linley, T. D., Jamieson, A. J., Goetze, E. & Drazen, J. C. Pseudoliparis swirei sp. nov.: a newly-discovered hadal snailfish (Scorpaeniformes: Liparidae) from the Mariana Trench. Zootaxa 4358, 161–177 (2017).
5. https://www.jamstec.go.jp/e/about/press_release/20170824/
6. https://www.vims.edu/features/people/schnell_n.php
7. https://www.outlookindia.com/outlooktraveller/see/story/68950/8-strange-creatures-in-the-mariana-trench
8. https://www.science20.com/news_releases/pseudoliparis_amblystomopsis_deepest_ocean_camera_views_surprisingly_cute_snailfish
9. http://discovermagazine.com/2001/aug/featphysics
10. https://www.newscientist.com/article/dn26719-weird-sea-ghost-breaks-record-for-deepest-living-fish/
11. Wang, K., Shen, Y., Yang, Y. et al. Morphology and genome of a snailfish from the Mariana Trench provide insights into deep-sea adaptation. Nat Ecol Evol 3, 823–833 (2019).
12. Li, G., Chen, X., Zhou, F. et al. Self-powered soft robot in the Mariana Trench. Nature 591, 66–71 (2021).
作者：邢思奇、王環(huán)珊、王熙
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