這種動物,在海里躺平了4億多年都不進化_風聞
把科学带回家-把科学带回家官方账号-专注于孩子的科普教育2022-08-18 08:04

圖片來源:American Oceans
撰文 | Greye
審校 | 韓晶晶
論躺平,沒有誰能比得過鱟(hòu)這種生物。
鱟是一種海洋節肢動物,它的祖先可以追溯到奧陶紀,也就是4.8億~4.4億年前,當時恐龍還未出現在地球上,原始魚類才剛剛面世。
許多遠古動物,如三葉蟲等,都已經走完了進化-繁榮-衰減-滅絕的整個歷程,而鱟卻熬過了無數次地震和火山噴發,躲過了讓恐龍滅絕的大災難,存活至今。
不但如此,鱟還基本保持着4億多年前的原始樣貌,被稱為“活化石”。

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然而,正是這種古老的生物,血液裏卻有一種凝血素,可以應用於現代醫療的多種藥物試劑中,比如胰島素和新冠疫苗。
近年來,由於人類對它的過度索取,鱟的種羣數量鋭減,甚至瀕臨滅絕。傳宗接代了4億多年的它,會栽在人類手上嗎?
為什麼鱟幾億年不進化
事實上,鱟不進化這件事,在幾百年前就難倒了一大批生物學家。
19世紀的英國生物學家赫胥黎,是達爾文進化論的忠實擁護者。
他認為,正如自然選擇會讓一些生物進化成完全不同的樣子,那麼,如果一種生物幾乎沒有競爭壓力,它的身體結構也就不會發生太大變化。
換句話説,鱟不進化,也許是因為它活得太舒服了。

圖片來源:animal research nexus
地球上現存的鱟有3屬4種,包括美洲鱟、中華鱟、南方鱟、圓尾鱟,主要分佈在美洲的大西洋沿岸,以及亞洲的東南沿岸。它的英文名叫 Horseshoe Crab(馬蹄蟹),但它不是蟹,而是蜘蛛和蠍子的近親。
它的身體分為三部分,圓盤狀的頭胸部,分節的、有六對腳的腹部,以及一條長長的尾棘。
最靠前的一對腳稱為螯肢,用來捕捉獵物,包括蠕蟲、螃蟹、蛤蜊等。其餘五對腳則用來進食和行走。

鱟的身體結構。圖片來源:infovisual
雖然鱟有一條又長又尖的尾巴,漁民常常擔心會被它刺傷。實際上,這根尾巴對人體無害,它最大的作用是幫助鱟游泳和翻身。

用尾巴翻身中的鱟。圖片來源:travelingink
交配季節在春天和夏天。日落之後,雌鱟會悄悄爬上沙灘,挖出淺淺的坑洞,在裏面產下幾千只卵,然後雄鱟就會過來,在卵的表面覆蓋上精子。
幾周後,卵就會孵出幼蟲。經歷16次蜕殼後,它們就會性成熟,這時一般是9到12歲。鱟的壽命可以到20歲以上。

鱟聚集在沙灘上交配和產卵。圖片來源:cool green science
它們能夠活得長,也許得益於這一身厚厚的甲,“像個小坦克”。而且,科學家發現,它們的免疫系統特別強大且有效。
這就不得不提到,鱟的血液是藍色的。
鱟體內用來運輸氧氣的是血藍蛋白,這種蛋白裏含有銅離子,因此讓血液呈藍色。大部分軟體動物和部分節肢動物都有這個特徵。

一隻受傷的鱟流出藍色血液。圖片來源:Paul Nguyen
更重要的是,鱟的血液裏含有一種免疫細胞,對有毒物質特別敏感,一旦有細菌入侵,免疫細胞就會聚焦並凝固在周圍,保護鱟的身體器官不受毒素傷害。
但是,有盔甲保護,免疫系統強大的生物多了去了,為什麼只有鱟安然地度過了數億年的漫長歲月?
考古學家 Richard Fortey 給出了一個直白的答案:“它們運氣好。”
鱟的醫學價值
最早,鱟作為食物,被人類捕撈並食用。
食用的現象在亞洲比較普遍。據統計,中國一年要消費10萬隻鱟。在廣西,一隻2~3公斤的中華鱟(Tachypleus tridentatus)要賣到300元。要注意的是,鱟體內含有河豚毒素,處理不當可能會導致中毒。
如今,中華鱟已被列為國家二級保護動物,捕殺、銷售、購買、食用,都是違法行為。
而在美國,鱟主要作為商業捕撈的對象,捕撈上來的鱟可以作為某種鰻魚的誘餌,而這種鰻魚又可以用來誘捕某種鱸魚。

漁民在捕撈鱟。圖片來源:post and courier
而鱟的醫學價值,直到半個世紀前才被發現。
1956年,一名科學家正在研究鱟的血液循環,他偶然發現,一隻死於細菌感染的鱟,所有的血液都凝固成半固體狀。
而這種現象,正是鱟血液中的免疫細胞與細菌的內毒素作用的結果。
內毒素是一種由革蘭氏陰性菌產生的毒素,一旦進入人體內,就會引發嚴重症狀,如發燒和出血性腦卒中。
根據這個特性,研究者利用鱟的血細胞,開發出一種LAL 試劑。
它可以快速檢測到內毒素的存在,從而測試疫苗的安全性。LAL 被認為是迄今為止最敏感的天然細菌指示劑,被廣泛運用到生物醫療當中。

圖片來源:mapping ignorance
1977年,美國食品和藥物管理局(FDA)批准了這種藥物投入使用。
任何進入人體的藥物、注射劑,都必須先經過 LAL 的檢測,例如新冠疫苗的開發;外科手術中的心臟起搏器、假肢等植入人體的醫療設備,同樣需要先通過 LAL 這一關。
一名自然保護協會人員説:“你會驚訝於,我們是如此依賴這種原始生物。”
而 LAL 試劑的來源 —— 鱟的血液,成了昂貴的生物原材料。2018年,一加侖(4.5公升)鱟血要賣到3.5萬美元~6萬美元。
美國的製藥公司形成了一條“給鱟取血”的產業鏈。
他們僱用漁民大量捕撈鱟,將它們帶到實驗室,先清理掉身上的藻類和藤壺,然後用一根大針插入它們的體內,抽取出約三分之一的血液,再把它們放生,如此循環。

鱟在實驗室被放血。圖片來源:NHM
僅在2020年,美國的大西洋沿岸就有約70萬隻鱟被帶到實驗室放血。
一些製藥公司聲稱,放生後的鱟只有3%會死亡。可根據一項2010年的統計,實際上經過取血的鱟,會有30%最終死亡。
人類的過度捕撈,導致鱟的種羣數量大幅減少。
1990年,在美國特拉華州的一片海灘上,有約124萬隻鱟在那裏產卵。到了2019年,數量鋭減到33萬隻。

鱟被捕撈到實驗室放血的數量在逐年增加。圖片來源:Atlantic States Marine Fisheries
而在亞洲,在人類捕撈、海洋污染的夾擊下,中華鱟的數量更是岌岌可危。2019年,世界自然保護聯盟正式把中華鱟列為“瀕危”物種。
為了拯救這種日益減少的古老生物,有研究者試圖人工合成 LAL 試劑,減少人類對鱟血液的依賴。
可是,人工合成劑的開發仍處於初期階段,需要長時間的研究與試驗。

圖片來源:Heinrich Harder Florilegius
鱟在這個地球上的歷史,遠遠長於人類的歷史。
有科學家形容:“觀察一隻活着的鱟,就像在看一幅由時間繪製的遠古祖先的畫像。”
如此珍貴而古老的動物,它們生命的延續,需要人類的手下留情。
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封面來源:pbs
參考資料:
[1] “In Evolution’S Race, Horseshoe Crabs Took A Slower Pace”. 2022. Science.
[2] “Horseshoe Crab Blood Saves Lives. Can We Protect These Animals From Ourselves?”. 2022. Animals.
[3] “Horseshoe Crab Blood Is Key To Making A COVID-19 Vaccine—But The Ecosystem May Suffer.”. 2022. Animals.
[4] “The History Of Limulus And Endotoxin”. 2022. Projects.Ncsu.Edu.
[5] “Horseshoe Crab | Blood & Facts”. 2022. Encyclopedia Britannica.
[6] “Facts About Horseshoe Crabs And FAQ”. 2022. Florida Fish And Wildlife Conservation Commission.
[7] “Respect Your Elders (Published 2012)”. 2012. Nytimes.Com.
[8] “Crash: A Tale Of Two Species ~ The Benefits Of Blue Blood | Nature | PBS”. 2008. Nature.
[9] “This Crab Could Save Your Life - If Humans Don’t Wipe It Out First”. 2018. The Guardian.
[10] “Horseshoe Crab Blood: The Miracle Vaccine Ingredient That’s Saved Millions Of Lives”. 2022. Nhm.Ac.Uk.
[11] 倩倩西西. 中華鱟之災:中國每年消費10萬馬蹄蟹,“野味餐桌”是罪惡之源嗎?