在鲨鱼眼中窥探年龄

编译｜兆深沉

在鲨鱼眼中窥探年龄

编译｜兆深沉

小头睡鲨或将成为海洋界“活久见”冠军

格陵兰鲨是体型最大的鲨鱼之一，经常出没于地球上靠近两极寒冷的海域，由于它外表丑陋，行动缓慢且肉中有毒，因此长期以来并没有获得过太多的关注。不过今2016年8月，在北冰洋寒冷的深海里居住的一类“特立独行”的鲨鱼——小头睡鲨（也叫格陵兰鲨）却引起科学界很大的关注。它们的居住深度可达水下2000米，体型庞大，成体身长通常在4～5米，游泳速度却只有0.34米/秒。除了游泳是“龟速”，它们还有比乌龟还乌龟的地方：超凡的寿命。

来自丹麦哥本哈根大学的朱利尔斯·尼尔森和同事利用碳14测年法对小头睡鲨的寿命进行了研究，结果发现一只体长5米的雌鲨的寿命甚至达到了392±120岁！换句话说，它甚至可能是明朝正德皇帝在位时就已存在，或者至少是清朝乾隆年间出世的老寿星。如果属实，这项数据将使得小头睡鲨一举成为目前已知最长寿的脊椎动物。尼尔森的研究论文在2016年8月15日发表在《科学》（Science）杂志上。

小头睡鲨主要的栖息地是北冰洋的北部，但是人们也同样在墨西哥湾以及西班牙的加那利群岛这些相对“热带”的地区发现过它们的踪迹。因为即使是在这些地区，深海的温度同样是很低的。小头睡鲨可不在乎沙滩上有没有棕榈树，对它们来说，那里的深海一样可以生活。不过，它们还是在北冰洋逗留得更多。由于小头睡鲨的生长速度很慢，每年生长甚至还不到1厘米，而它们的成年体长又极大，因此它们的寿命就成为一个很吸引人的话题。

在2010—2013年间，研究者从商业渔船和科研项目意外捕捞到的小头睡鲨中选取了身受致命伤的个体，对它们进行安乐死。这些个体的体长会被测量，并被摘除眼球——它们的晶状体核是研究者推测它们寿命的关键所在。

小头睡鲨几乎没有可以用来测定年龄的组织。因为不像硬骨鱼类那样拥有钙化的组织，事实上大部分鲨鱼的年龄测定都不容易。尼尔森与他的同事也不是第一批要面对这种问题的人。比如有其他研究者就在研究鲸时用到了眼睛。他们也因此得到许多启发。晶状体是一种高度特化的组织，在它的内部有非常多的结晶态的蛋白，这些蛋白结晶在代谢上是非常不活跃的，你几乎可以把它视为活的生物体中“死的”组织。尽管如此，晶状体还是不断生长的，大的鲨鱼个体里的晶状体就比小鲨鱼的要大。于是尼尔森与他的同事把晶状体一层层剥开，取得最核心位置的晶状体核——这一结构中的蛋白质在鲨鱼还是幼崽的时候就有了。

有了这些小头睡鲨的晶状体核，尼尔森采取放射性碳定年法（也称碳14测年法）来估测它们的大致寿命范围。在所有的样本中，最大的两条小头睡鲨的寿命分别预计为335±75岁和392±120岁；体长小于3米的小头睡鲨应该不足100岁，而体长达到5米的那些庞然大物们则至少应该已经有了272岁的高龄——如果估计准确，它们的寿命已经打破了弓头鲸保持的211岁的脊椎动物长寿纪录。这批小头睡鲨中最大的鲨鱼体长为502厘米，而按照研究者的估算模型，小头睡鲨的体长极限可能是546±42厘米，这也确实很接近目前发现的小头睡鲨的体长纪录。

鲨鱼年龄的测定一直是个难题

在上世纪30年代，鱼类生物学家们总共标记了400条鲨鱼，唯一的成果就是发现了这些鲨鱼大约每年生长1厘米，然而在确定年龄方面，当时的科学家们对之一筹莫展。

一直以来，鲨鱼年龄鉴定的方法有硬组织鉴定，长度频率分析等，其中主要硬组织材料有椎骨、背棘和神经弓等，通过观察硬组织上的轮纹结构，判断鱼类年龄和生长情况，但是某些深海鲨鱼由于硬组织钙化程度较低而难以提供准确的年龄信息，因而较难分析年轮和鱼类生长之间的关系；而且某些鲨鱼类更是缺少硬骨组织，如真鲨目、六鳃鲨目为无硬棘鲨鱼类。鲨鱼椎骨轮纹受多种因素的影响，环境因素如温度、光周期的改变会带来鱼体的生理变化，从而影响椎骨生长轮纹的形成；饵料的缺乏会导致椎骨中形成微小的细纹，从而引起读龄时的误差，增加了年龄鉴定的难度。

利用硬组织上的轮纹鉴定鱼类年龄是最传统的方法。荷兰的Leeuwenhoek 最早发现鲨鱼硬组织上的轮纹可鉴定年龄。在鲨鱼年龄鉴定中应用最广泛的材料是鲨鱼的脊椎骨，硬棘和神经弓一般是作为辅助性的材料。椎骨在深海鲨鱼的年龄鉴定中，由于精确度较低，故研究者大多利用背棘或神经弓进行鉴定。

根据硬组织进行年龄鉴定具有其优势处，但也存在较多的不足之处：第一，由于鱼体可能会受到环境和饵料等的影响，或自身硬组织钙化程度较低等而造成椎骨年轮难以辨认；第二，鉴定方法的选择和实验样本的选择等都有可能产生误差，同时由于鉴定者认识和经验的不同，不可避免地会出现偏差，因此需要进行检验来区分随机误差和系统误差。

体长频率分析法在鲨鱼年龄鉴定中用途广泛，长度频率分析法优点在于其不仅适用于热带、亚热带鱼类，也适用于温带鱼类；同时长度频率数据进行种群参数估计可弥补通过硬组织年龄鉴定拟合的生长曲线无法描述1 龄以内生长情况的缺陷。但这种方法也有其局限性：第一，每种渔具对渔获物都有一定程度的选择，因此在所捕的渔获物中很难同时包括所有年龄组的样本，因此针对这种情况最好的方法就是采用若干种不同渔具采样，从而获得准确、随机的各年龄组的样本；第二，由于鱼类在性成熟后，体长生长速度会减慢，故高龄鱼在衰老期可能会出现长度生长停滞的情况，这样各年龄组长度分布可能出现重叠，从而出现错误结果。上述两种鉴定方法各有优缺点，硬组织鉴定法应用较为广泛，而长度频率分析一般仅适用于年龄较小、世代重叠较少的鲨鱼类。在鲨鱼类年龄和生长研究中，这两种方法常常结合起来应用，从而提高年龄鉴定的准确度。