The Gravity Corer section

或將消失的奇特物種——南極冰魚

南極冰魚沒有紅血球,亦沒有血紅素,是世上三至四萬種魚類中唯一同時缺乏這兩種物質的物種。

1927年,挪威動物學家迪特利.盧斯塔在世界最偏遠的島嶼——亞南極地區的鮑威特島捕捉了一條外形奇特的魚。這魚的下顎像鱷魚般突出,而且有透明的血,所以盧斯塔將牠命名為「白血鱷魚」。這種魚現在被通稱為冰魚,目前已發現二十多個品種。

「白血鱷魚」更奇異之處是在其初次被發現的幾十年後才被揭曉的。1954年,生物化學家約翰.魯德在《自然》發表了有關冰魚的研究。這種魚沒有紅血球,亦沒有血紅素,是世上三至四萬種魚類中唯一缺乏這兩種物質的物種。血紅素是紅血球的重要成份,在其他品種的魚類中負責將氧氣運送到身體各部分。它亦決定了血液的顏色——紅色。因為缺乏血紅素,冰魚才會有透明的血和蒼白的身體。

冰魚到底如何在進化的過程中除去血紅素呢?內在的因素或許能提供部分答案。冰魚能夠把氧氣溶解到血液中,但運送氧氣的速度只是紅血魚類的十分之一。為了彌補這項不足,冰魚的心臟和血管都比其他魚類大,血量更多,而且血管網亦更為細密。

冰魚的心臟和血管都比其他魚類大。

不過,這些演化特徵並不足以確保冰魚的存活,外在的因素同樣重要。首先,南極海的含氧量比其他海洋高很多,是冰魚在演化初期(失去血紅素)必不可少的條件。其次,冰魚生活在酷寒的環境中,天敵和競爭物種較少。

1960年代,科學家發現冰魚另一個能夠在寒冷的南極海生存的原因:抗凍蛋白。就算水溫降至冰點以下,冰魚的抗凍蛋白能夠避免冰晶在血液或細胞中形成。研究員更發現這種糖蛋白比鹽更能阻止冰晶的形成,功效相差200至500倍。

另一方面,科學家在2014年發現抗凍蛋白的進化缺陷。雖然抗凍蛋白能避免冰晶形成,但它們亦會妨礙冰晶融化。這項研究雖然只在和冰魚有關的一科魚類身上進行,但相信冰魚也具有抗凍蛋白的特性。麥克默多灣是世上最寒冷的海洋之一,研究人員連續11年記錄了其水下溫度,發現溫度從未上升至能夠抵消抗凍蛋白的抗冰晶融化作用。這意味著若冰魚體內出現冰晶,它並不會融化,更有可能會阻塞血管,導致疾病或死亡。

缺乏紅血球和血紅素等特徵幫助冰魚在寒冷環境生存,但同時亦令牠們特別容易受人為氣候變化影響。相對其他具有紅血球的魚類,冰魚適應水溫改變的能力較弱。在進化過程中適應在冰冷環境生活的冰魚將無法在越來越暖的南極海生存。

The Chinese University of Hong Kong logo CUHK Jockey Club Initiative Gaia logo The Hong Kong Jockey Club logo