在人類(lèi)觀察者的眼中，月魚(yú)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(yú)原來(lái)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(wú)關(guān)——這溫度讓月魚(yú)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(wú)愧的強(qiáng)者。

月魚(yú)游泳時(shí)的胸鰭運(yùn)動(dòng)。圖片來(lái)源：youtube.com

“溫血?jiǎng)游铩保罕圾B(niǎo)和哺乳類(lèi)“壟斷”？

人們通常所說(shuō)的“冷血”和“溫血”動(dòng)物，在科學(xué)上分別被稱(chēng)做“變溫動(dòng)物”與“恒溫動(dòng)物”。

變溫動(dòng)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?jiǎng)游铩钡?/span>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(dòng)物通過(guò)行動(dòng)使自己處于合適的環(huán)境來(lái)保障正常的生理功能，比如蛇和鱷魚(yú)等爬行動(dòng)物需要通過(guò)曬太陽(yáng)來(lái)提升體溫，一些魚(yú)類(lèi)追隨一定溫度的水層等。而恒溫動(dòng)物則不像變溫動(dòng)物那樣依賴(lài)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(shí)中，人們將恒、變溫動(dòng)物與生物大類(lèi)群的劃分對(duì)應(yīng)起來(lái)，認(rèn)為只有鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳動(dòng)物才擔(dān)當(dāng)?shù)闷鸷銣貏?dòng)物的名號(hào)。其實(shí)，這種對(duì)應(yīng)是很難完全實(shí)現(xiàn)的，一些小的例外并不罕見(jiàn)，比如身為哺乳動(dòng)物的鴨嘴獸便是一種變溫動(dòng)物；一些魚(yú)類(lèi)，例如某些鯊魚(yú)和金槍魚(yú)（如長(zhǎng)鰭金槍魚(yú)，Thunnus alalunga）可以通過(guò)血液的調(diào)動(dòng)主動(dòng)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(gè)“結(jié)論”，即只有鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳動(dòng)物才會(huì)擁有全身流淌著的溫?zé)嵫海鼈儾攀钦嬲饬x上的“恒溫動(dòng)物”。這仿佛讓它們看起來(lái)比其它動(dòng)物顯得更加“高等”。

月魚(yú)：魚(yú)類(lèi)的“溫血王子”

然而，自然界向來(lái)不憚?dòng)诟氯祟?lèi)淺薄的知識(shí)體系。這一次，人們對(duì)“冷血?jiǎng)游铩钡恼J(rèn)知被一種以月亮為名的魚(yú)類(lèi)所改變。最近，科學(xué)家已經(jīng)證實(shí)月魚(yú)（Lampris guttatus）是一種全身性的溫血魚(yú)類(lèi)，這是在“冷血?jiǎng)游铩濒~(yú)類(lèi)中首度被發(fā)現(xiàn)的擁有恒定體溫的種類(lèi)。這一報(bào)告[1]發(fā)表在最近一期的《科學(xué)》（Science）雜志上。

月魚(yú)是一種全球分布的海洋魚(yú)類(lèi)，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(yú)看起來(lái)仿佛是它們長(zhǎng)條形的親戚、同屬月魚(yú)目的“皇帶魚(yú)”被改造成了圓圓的模樣。

左：月魚(yú)（Lampris guttatus）；右：皇帶魚(yú)（Regalecus glesne）

通過(guò)在月魚(yú)的胸部肌肉組織中植入熱電偶，研究人員得以監(jiān)測(cè)月魚(yú)在游泳時(shí)的溫度。他們發(fā)現(xiàn)，月魚(yú)的全身相對(duì)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(yú)胸肌內(nèi)部，溫度并沒(méi)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(gè)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(zhǎng)98.0厘米）的月魚(yú)在外界環(huán)境溫度為10.5°C時(shí)身體內(nèi)部的溫度分布情況。月魚(yú)溫度的追蹤檢測(cè)結(jié)果（圖B）顯示了一尾重39千克（叉長(zhǎng)96.4厘米）的月魚(yú)在不同水深和水溫下游泳時(shí)的溫度。圖片來(lái)源：研究論文

科學(xué)的檢測(cè)證實(shí)了月魚(yú)全身性溫血的特質(zhì)，改寫(xiě)了教科書(shū)中“魚(yú)類(lèi)都是冷血?jiǎng)游铩钡呐f有認(rèn)知，也使月魚(yú)成為了魚(yú)類(lèi)中名副其實(shí)的“溫血王子”。

兩大“神器”成就溫血月魚(yú)

月魚(yú)“高魚(yú)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(yú)提供了大量的代謝熱能。不同于一般魚(yú)類(lèi)依靠體軸擺動(dòng)前進(jìn)的游泳方式，月魚(yú)的快速游泳主要是憑借像翅膀一樣的一對(duì)胸鰭的持續(xù)扇動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。驅(qū)動(dòng)胸鰭扇動(dòng)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(yú)的胸肌在其總肌肉量中占有很大比例，遠(yuǎn)超出一般魚(yú)類(lèi)的份額，它就像一臺(tái)強(qiáng)勁的馬達(dá)，為月魚(yú)的游泳提供持續(xù)的動(dòng)力，同時(shí)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(yú)。圖片來(lái)源：NOAA Fisheries, Southwest Fisheries Science Center

有了熱量的“開(kāi)源”，要實(shí)現(xiàn)全身的溫血，“節(jié)流”對(duì)于月魚(yú)也同樣重要。對(duì)于一條魚(yú)類(lèi)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(shí)，血液中的熱量也會(huì)大量的散失在比熱容很大的水中。但這并沒(méi)有難倒要實(shí)現(xiàn)全身溫血的月魚(yú)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(lèi)制造的很多機(jī)器中看到。而在漫長(zhǎng)的演化過(guò)程中，月魚(yú)君也得到了這樣幾近完美的系統(tǒng)。

簡(jiǎn)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(chǎng)所流出的、被冷卻的血液加熱。換句話(huà)說(shuō)，就是趁溫血尚未被外界冷水冷卻時(shí)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(guò)“冷、熱血管”的“緊密接觸”實(shí)現(xiàn)的。

左圖為月魚(yú)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(dòng)脈冷血的血管。圖片來(lái)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(dòng)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(duì)動(dòng)脈血的高效、充分暖化，大大緩解了血液過(guò)鰓后的熱量折扣，為月魚(yú)君成就全身的溫血提供了有力的保障。

其實(shí)，這種類(lèi)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(yú)類(lèi)中也有發(fā)現(xiàn)，但根據(jù)目前的認(rèn)識(shí)，月魚(yú)君是僅有的將這種神器裝備到鰓中的家伙，這就像把一個(gè)熱回收裝置安在了散熱窗口，無(wú)疑是月魚(yú)君為實(shí)現(xiàn)全身溫血的神奇創(chuàng)新。

這個(gè)殺手不太“冷”

人們常說(shuō)能力的提升往往伴隨著生存空間的擴(kuò)大。對(duì)于一條魚(yú)類(lèi)而言，亦是如此。全身的溫血，使月魚(yú)的各主要器官都“沐浴”在溫暖的血液中，這種溫暖的優(yōu)勢(shì)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?/span>

月魚(yú)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(shí)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(zhǎng)使深水中的月魚(yú)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(yú)有相對(duì)更佳的神經(jīng)傳導(dǎo)及瞬時(shí)分別率，可能使它們?cè)谏嫔汐@得優(yōu)勢(shì)。圖片來(lái)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(yú)心臟的輸出量不會(huì)因溫度的降低而減小，這使月魚(yú)具備了長(zhǎng)時(shí)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(zhǎng)鰭金槍魚(yú)相比，月魚(yú)無(wú)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(duì)更深（50-400米），這使它們成為了當(dāng)之無(wú)愧的深海捕食者。

擁有全身溫血的深海捕食者月魚(yú)，與僅擁有部分溫血器官的金槍魚(yú)和某些鯊魚(yú)常常同時(shí)出沒(méi)在溫躍層下的海域，但它們對(duì)深水適應(yīng)的進(jìn)化歷程卻相對(duì)獨(dú)立。與從熱帶祖先開(kāi)始就不斷向更深處努力進(jìn)發(fā)的金槍魚(yú)和某些鯊魚(yú)不同，深水仿佛本來(lái)就是月魚(yú)的“故土”，它們不啻于滿(mǎn)足為了覓食而短暫的跨越溫躍層，而是通過(guò)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。