深海“钢铁侠”

文/任 天

深海“钢铁侠”

文/任 天

深海世界生活着一些最神奇的生物，就连蜗牛在这里都变得与众不同。在印度洋深处的海底热液口附近，生活着一种长着“铁盔甲”的蜗牛——作为海洋中生活的腹足类动物，称它们为“海螺”其实更为恰当。这种螺的名字叫鳞角腹足蜗牛，它们的螺壳由铁的硫化物组成，腹足上覆盖着铁质鳞片，看起来金属感十足，堪称深海版的“钢铁侠”。没错，鳞角腹足蜗牛长出了一副铁盔甲，这在动物世界中是独一份。

非同寻常的海底热液口环境造就了这种非同寻常的生物。在2400米-2800米的海底，热液口附近的海水流入地壳缝隙，被滚烫的岩浆加热，温度能达到400℃以上，许多有毒物质也随之倾泻而出。2001年，科学家在印度洋的Kairei热液口区首次发现了鳞角腹足蜗牛。即使是在热液口生物群落中，它们也是非常令人惊奇的发现，从来没有一种腹足类动物像它们一样长出数以百计的鳞片！

可以说，鳞角腹足蜗牛的身体皆被铁化合物覆盖，主要是二硫化亚铁（黄铁矿的主要成分）和四硫化三铁（Fe3S4），后者具有磁性，因此鳞角腹足蜗牛会被磁铁吸住。鳞角腹足蜗牛的螺壳并不像板甲那么坚硬，而更像是锁子甲——柔软却又强韧。它们的螺壳可以分为三层：最外面是一层“镀铁”的物质，厚度约30微米，由铁的硫化物组成；最内侧由钙化的碳酸盐矿物霰石组成，厚度约250微米；而中间是柔软的有机层——相当于其他腹足类的外壳膜，厚度约150微米。铁质可以提供力量，而有机层能吸收掠食者——比如一只挥舞螯肢的螃蟹——攻击时的力道。此外，有机层还具有散热的功能。

鳞角腹足蜗牛的螺壳具有三个螺旋，整体呈压缩的球形。螺壳上具有肋纹和精细的生长线。相比Peltospiridae科的其他物种，鳞角腹足蜗牛的体型要大得多。大部分Peltospiridae科蜗牛的壳长在15毫米以下，而鳞角腹足蜗牛的螺壳宽度通常在9.8毫米-40.02毫米之间，最大的可达45.5毫米，成体的平均宽度为32毫米。

相比外部的螺壳，鳞角腹足蜗牛腹足上的鳞片似乎有着更合理的用途。一些掠食性海螺（比如芋螺）能伸出鱼叉状的齿舌捕食小鱼，然后注入毒液使其麻痹。生物学家推测，鳞角腹足蜗牛的铁质鳞片可能具有抵挡这种攻击的作用，就像骑士的盔甲可以使标枪转向。

鳞角腹足蜗牛的鳞片主要由蛋白质组成（贝壳硬蛋白是一个复杂的蛋白质），以覆瓦状排列；相比之下，多板类（包括各种石鳖）的鳞片主要是钙质。不过，在鳞片之间的连接处，我们找不到明显的贝壳硬蛋白生长线。无论是现生，还是已灭绝的腹足类物种，再没有第二种具有这样生长在皮肤上的鳞片；已知的现生动物中，也再没有其他物种能像它们这样利用铁的硫化物，无论是骨骼还是外骨骼。

1977年，科学家在加拉帕戈斯裂谷首次发现了海底热液口。加拉帕戈斯群岛的奇特生物为查尔斯·达尔文的自然选择理论提供了灵感，而群岛海底的热液口又展示了新的生命可能。这些热液口的能量来自地质活动，喷出的液体通常具有很高的酸性，并含有多种金属和硫化氢。硫化氢就是臭鸡蛋气味令人恶心的原因，对生物体具有毒性。不过，也有一些细菌可以通过化学合成的过程利用硫化氢获取能量。在漫长的演化过程中，许多神奇的动物已经和这些细菌形成了互利共生的关系，从而适应了热液口的严酷环境。在总体上寒冷、食物匮乏、生物量极低的深海环境中，深海热液口就像“生命绿洲”，周围聚集了大量无脊椎动物。

鳞角腹足蜗牛相当于一个化能合成共生作用的功能体，它们体内的内共生细菌主要分布食管腺体中，而这个器官的体积甚至比其他蜗牛体内的腺体大1000倍。这些共生菌为鳞角腹足蜗牛提供了能量，很可能是某种糖类（这种细菌也还没有在实验室里培养出来，因此我们只能猜测）。食管腺体就像蜗牛体内的食品工厂，使它们甚至不用去觅食——鳞角腹足蜗牛的消化系统已经退化，不到典型腹足类消化系统体积的10%。这或许就是鳞角腹足蜗牛能长到4.5厘米大小的原因，而那些关系很近，却没有共生菌的蜗牛只能长到1.5厘米甚至更小。与此同时，鳞角腹足蜗牛为这些细菌提供了一个安全、舒适的生存环境。

鳞角腹足蜗牛的体表和体内生活着一些有益的细菌，能帮助它们生成铁的硫化物。来自海底热液口硫化物具有很高的毒性，但如果与矿物质结合并形成固体形式，毒性就会消失。在这些化合物毒性减弱的过程中，细菌可能扮演着重要的角色。

有研究者提出，在食管腺体中蓄养内共生细菌的策略，可能促使鳞角腹足蜗牛在解剖学结构上发生一系列新的改变，从而更加有利于细菌的生长，蜗牛本身的需求反而还在其次。食管腺体的增大、保护性的腹足鳞片、体积较大的呼吸系统和循环系统，以及较高的繁殖能力，都是有利于内共生微生物的适应特征。在极端的化能合成环境中，这些适应特征满足了鳞角腹足蜗牛的能量需求。

你或许会问，为什么鳞角腹足蜗牛不迁移到更加宜居的环境？事实上，如果能适应这样的环境，生活其实还不错。举例来说，热带珊瑚礁区域堪称“海洋中的热带雨林”，生活着难以计数的物种，但同时也意味着激烈的生存竞争。而在深海环境，特别是热液口附近，还有一些生态位等待着新生物的到来。