奇葩海绵的疯狂行走

2021-07-15洪艺瑞

电脑报 2021年19期

洪艺瑞

在永久冰封的极寒之地，平静的海面之下散发出丝丝“血腥”气息。只见深深插入土壤里的骨针，“咔嚓”一声碎裂开来。骨针碎片撕扯下部分身体组织，静静地落在不远处。没有丝毫犹豫，它又迈出了下一步，用另一根骨针拉扯着自己前进，而它身后无数的骨针碎片已经拖出了长长的褐色痕迹。这不是种群间的斗争，也不是为争夺配偶而争斗。这只是一只海绵，为了行走必须付出的代价。

在动物世界，“行走”这件事可以说是各具特色，精彩纷呈。我们的祖先用了数百万年学会直立行走;蜗牛身后拖着长长的银色轨迹，以每分钟8 厘米的速度负重前行……在走路这件事情上，生物的尺寸与行走能力并不成比例。小小的细菌在1秒内就能跑出自己身长的60～100倍;而令人望之生畏的霸王龙，即使拥有12米长的壮硕身材，1秒内也只能移动1.2米。

在为走路而各显神通的生物中，海绵是个奇葩的存在。新生的海绵尚且可以随着水流游动，而成年海绵则牢牢地附着在岩石等表面上，一动不动。以至于直到1755年，科学家发现海绵周围的水流会发生改变，同时海绵中央腔的直径也会变化，他们这才恍然大悟：原来海绵是动物，而非植物。尽管如此，科学家还从未在自然界中观察到成年海绵的移动。前不久，发表在《当代生物学》上的一篇研究首次揭示：生活在北极深海的海绵不仅会行走，而且每走一步，就掉一块肉！

令人震惊的发现

2016年，德国破冰船“极星号”（Polarstern）在北极执行探索任务。科学家在一个遥控的潜水机器人上装备了摄像头，来观测位于永久冰封区的一座名为Langseth的海底山脊。当摄像头下沉到580～1000米深的海域时，研究人员惊奇地发现，山脊上密密麻麻长满了海绵。进一步观测发现，这些海绵主要包含3个物种，分别是钵海绵属的Geodia parva、Geodia hentscheli，以及星芒海绵属的Stelletta rhaphidophora。

此次发现海绵的地点为北纬86°左右，而在此之前，最接近北极的海绵发现地点不过是北纬76°。尽管研究人员想过可能会在这里找到海绵，但没有想到数量会如此之多。研究的共同作者，来自德国阿尔弗雷德·魏格纳极地与海洋研究所的深海生态学家奥坦·珀泽（Autun Purser）感叹道：“即使是在北极的永久浮冰之下，海绵也可以繁茂地生长。”

更令人惊奇的是，研究团队在分析获得的影像资料时，发现在70%的海绵照片中都出现了高数厘米、长数米的棕色痕迹。尤其在海绵较少的地方，海床上原本的沉积物和有机物残骸较少，因此可以清晰地看到，棕色痕迹纵横交错地分布在海床上。研究人员发现，这些棕色痕迹其实是海绵的骨针，也就是海绵的支撑结构，有些骨针上还附着少量的海绵组织。顺着这些痕迹，研究人员发现，有些骨针甚至直接与海绵的底部或侧面相连。表明这些骨针可能是海绵在移动过程中留下的。

海绵移动留下的痕迹

为了行走海绵付出了巨大的代价

海绵会移动吗

这是一项令人震惊的发现。珀泽表示：“我们没想过会发现如此多的海绵，更没有想过，这些海绵竟然还能够移动。”这也是科学家首次在自然条件下观测到海绵的移动。

对海底痕迹的三维建模

在此前的研究中，研究者曾经在实验室条件下观察到海绵的运动。1988年，来自北卡罗来纳大学教堂山分校的生物学家卡尔霍恩·邦德（Calhoun Bond）和艾伯特·哈里斯（Albert Harris）发现，荔枝海绵属的Tethya Actinia可以在玻璃、塑料和橡胶上移动，其速度最高为每小时160微米（相当于每天4毫米）。尽管海绵没有肌肉，也没有专门的运动器官，但它们可以在外界环境的刺激下，通过收缩或舒张身体往前移动。这种荔枝海绵就是如此，它们会先把长长的骨针插到基质中，然后以骨针作为支点，向前拉动自己的身体。之后，海绵将上演一出“过河拆桥”的桥段：因压力而破碎的骨针会被海绵无情地丢弃，成为海绵身后的一道痕迹。

此次在北极发现的海绵，运动方式与荔枝海绵类似。“这些痕迹是由海绵的骨针，或者说海绵的脊椎所构成的，”珀泽表示，“这些海绵似乎是首先伸出自己的骨针，然后用骨针将自己拖拽到新地点。在这个过程中，一些骨针会破裂，从而形成了我们看到的棕色痕迹。”

利用获得的影像资料，研究人员进行了3D建模，结果发现海绵移动留下的轨迹呈现出相互交织的“之”字形。这表明海绵不仅能够移动，而且还会在移动过程中变换方向。或许这听起来并没什么了不起，但回忆一下，你在走路时会无缘无故地改变方向吗？方向的改变表明了海绵的移动或许具有一定的目的性。“这些特征与之前报道的具有外壳的海绵（Encrusting Ssponge）的觅食和繁殖行为相吻合。”论文写道。

这可以部分解释为什么科学家能够在如此寒冷的地方发现海绵。Langseth山脊纬度较高，上方终年被冰雪覆盖，离陆地也很远，这导致海水中的生产力较低，营养也十分匮乏。而海绵在觅食时，又是个典型的机会主义者：它们通过表面无数的小孔吸入附近的水流，从中获取细菌等食物，再将利用后的海水从出水孔排出。为了从海水中获取更多的营養，这些北极海绵可能不得不进行移动，哪怕要付出“血的代价”。

研究人员还发现这些痕迹的分布，往往与幼年海绵的分布有关。这说明除了觅食，海绵的移动也可能与它们的后代相关：或许是为了分散它们的后代;又或者忍痛“割肉”、留下痕迹，只是为了让后代有能够附着的地方。

2006年，来自意大利巴里大学的研究团队曾报道，在地中海的两个海湾中发现了一种会移动的钵海绵——Geodia Cydonium。但由于当时并没有发现相应的骨针痕迹，科学家推测这种移动可能是由高速的水流引起的，并非海绵的主动移动。而此次发现海绵的地点不太可能出现高速的水流，同时坡度也比较平缓（8.5°）。最重要的是，大多数山脊上的痕迹都呈现出从下到上的走向，从而排除了因重力引起移动的可能。