深?！颁撹F俠”：螺殼含磁鐵、腹足長(zhǎng)鱗片的蝸牛

深海世界生活著一些最神奇的生物，就連蝸牛在這里都變得與眾不同。在印度洋深處的海底熱液口附近，生活著一種長(zhǎng)著“鐵盔甲”的蝸牛——作為海洋中生活的腹足類(lèi)動(dòng)物，稱(chēng)它們?yōu)?ldquo;海螺”其實(shí)更為恰當(dāng)。

這種螺的名字叫鱗角腹足蝸牛，它們的螺殼由鐵的硫化物組成，腹足上覆蓋著鐵質(zhì)鱗片，看起來(lái)金屬感十足，堪稱(chēng)深海版的“鋼鐵俠”。沒(méi)錯(cuò)，鱗角腹足蝸牛長(zhǎng)出了一副鐵盔甲，這在動(dòng)物世界中是獨(dú)一份。

這種令人驚奇的天賦其實(shí)要?dú)w功于鱗角腹足蝸牛體內(nèi)的共生細(xì)菌。地球上還沒(méi)有其他動(dòng)物能以這種方式利用鐵元素。而且，由于這種蝸牛的鐵化合物具有磁性，有人甚至開(kāi)玩笑地把它們稱(chēng)為“海底的萬(wàn)磁王”。此外，從比例上看，鱗角腹足蝸牛的心臟體積比許多其他動(dòng)物都大得多，大約占身體總體積的4%（相比之下，人類(lèi)的心臟體積只占身體的1.3%）。

奇特的鐵甲

非同尋常的海底熱液口環(huán)境造就了這種非同尋常的生物。在2400米到2800米的海底，熱液口附近的海水流入地殼縫隙，被滾燙的巖漿加熱，溫度能達(dá)到400攝氏度以上，許多有毒物質(zhì)也隨之傾瀉而出。

2001年，科學(xué)家在印度洋的Kairei熱液口區(qū)首次發(fā)現(xiàn)了鱗角腹足蝸牛。即使是在熱液口生物群落中，它們也是非常令人驚奇的發(fā)現(xiàn)，從來(lái)沒(méi)有一種腹足類(lèi)動(dòng)物像它們一樣長(zhǎng)出數(shù)以百計(jì)的鱗片！

可以說(shuō)，鱗角腹足蝸牛的身體皆被鐵化合物覆蓋，主要是二硫化亞鐵（黃鐵礦的主要成分）和四硫化三鐵（Fe3S4），后者具有磁性，因此鱗角腹足蝸牛會(huì)被磁鐵吸住。鱗角腹足蝸牛的螺殼并不像板甲那么堅(jiān)硬，而更像是鎖子甲——柔軟卻又強(qiáng)韌。

它們的螺殼可以分為三層：最外面是一層“鍍鐵”的物質(zhì)，厚度約30微米，由鐵的硫化物組成；最內(nèi)側(cè)由鈣化的碳酸鹽礦物霰石組成，厚度約250微米；而中間是柔軟的有機(jī)層——相當(dāng)于其他腹足類(lèi)的外殼膜，厚度約150微米。鐵質(zhì)可以提供力量，而有機(jī)層能吸收掠食者——比如一只揮舞螯肢的螃蟹——攻擊時(shí)的力道。此外，有機(jī)層還具有散熱的功能。目前，有研究者正在嘗試借鑒鱗角腹足蝸牛的螺殼結(jié)構(gòu)，研究在民用和軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。

鱗角腹足蝸牛的螺殼具有3個(gè)螺旋，整體呈壓縮的球形。螺殼上具有肋紋和精細(xì)的生長(zhǎng)線。相比Peltospiridae科的其他物種，鱗角腹足蝸牛的體型要大得多。大部分Peltospiridae科蝸牛的殼長(zhǎng)在15毫米以下，而鱗角腹足蝸牛的螺殼寬度通常在9.8~40.02毫米之間，最大的可達(dá)45.5毫米，成體的平均寬度為32毫米。

相比外部的螺殼，鱗角腹足蝸牛腹足上的鱗片似乎有著更合理的用途。一些掠食性海螺（比如芋螺）能伸出魚(yú)叉狀的齒舌捕食小魚(yú)，然后注入毒液使其麻痹。生物學(xué)家推測(cè)，鱗角腹足蝸牛的鐵質(zhì)鱗片可能具有抵擋這種攻擊的作用，就像騎士的盔甲可以使標(biāo)槍轉(zhuǎn)向。鱗角腹足蝸牛的鱗片主要由蛋白質(zhì)組成（貝殼硬蛋白是一個(gè)復(fù)雜的蛋白質(zhì)），以覆瓦狀排列；相比之下，多板類(lèi)（包括各種石鱉）的鱗片主要是鈣質(zhì)。

不過(guò)，在鱗片之間的連接處，我們找不到明顯的貝殼硬蛋白生長(zhǎng)線。無(wú)論是現(xiàn)生，還是已滅絕的腹足類(lèi)物種，再?zèng)]有第二種具有這樣生長(zhǎng)在皮膚上的鱗片；已知的現(xiàn)生動(dòng)物中，也再?zèng)]有其他物種能像它們這樣利用鐵的硫化物，無(wú)論是骨骼還是外骨骼。

鱗角腹足蝸牛的鱗片外表面具有相當(dāng)多樣的附著生物，主要為兩類(lèi)細(xì)菌：ε-變形菌和δ-變形菌。這些細(xì)菌可能為蝸牛提供了礦物質(zhì)。有學(xué)者認(rèn)為，鱗角腹足蝸牛會(huì)分泌一些有機(jī)化合物，促進(jìn)這些細(xì)菌的附著和生長(zhǎng)。

科學(xué)家推測(cè)，腹足上的鱗片可能具有保護(hù)或解毒的功能，比如保護(hù)鱗角腹足蝸牛免受熱液口液體的傷害，使它們體內(nèi)的細(xì)菌可以安全地進(jìn)行化學(xué)合成作用；又或者，這些鱗片本身可能就是共生細(xì)菌代謝時(shí)產(chǎn)生的有毒硫化物沉積的結(jié)果。不過(guò)，鱗片的真正功能是什么，我們還需要更多的研究。

體內(nèi)的細(xì)菌工廠

1977年，科學(xué)家在加拉帕戈斯裂谷首次發(fā)現(xiàn)了海底熱液口。加拉帕戈斯群島的奇特生物為查爾斯達(dá)爾文的自然選擇理論提供了靈感，而群島海底的熱液口又展示了新的生命可能。這些熱液口的能量來(lái)自地質(zhì)活動(dòng)，噴出的液體通常具有很高的酸性，并含有多種金屬和硫化氫。硫化氫就是臭雞蛋氣味令人惡心的原因，對(duì)生物體具有毒性。

不過(guò)，也有一些細(xì)菌可以通過(guò)化學(xué)合成的過(guò)程利用硫化氫獲取能量。在漫長(zhǎng)的演化過(guò)程中，許多神奇的動(dòng)物已經(jīng)和這些細(xì)菌形成了互利共生的關(guān)系，從而適應(yīng)了熱液口的嚴(yán)酷環(huán)境。在總體上寒冷、食物匱乏、生物量極低的深海環(huán)境中，深海熱液口就像“生命綠洲”，周?chē)奂舜罅繜o(wú)脊椎動(dòng)物。

鱗角腹足蝸牛相當(dāng)于一個(gè)化能合成共生作用的功能體，它們體內(nèi)的內(nèi)共生細(xì)菌主要分布食管腺體（esophageal gland）中，而這個(gè)器官的體積甚至比其他蝸牛體內(nèi)的腺體大1000倍。這些共生菌為鱗角腹足蝸牛提供了能量，很可能是某種糖類(lèi)（這種細(xì)菌也還沒(méi)有在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)出來(lái)，因此我們只能猜測(cè)）。

食管腺體就像蝸牛體內(nèi)的食品工廠，使它們甚至不用去覓食——鱗角腹足蝸牛的消化系統(tǒng)已經(jīng)退化，不到典型腹足類(lèi)消化系統(tǒng)體積的10%。這或許就是鱗角腹足蝸牛能長(zhǎng)到4.5厘米大小的原因，而那些關(guān)系很近，卻沒(méi)有共生菌的蝸牛只能長(zhǎng)到1.5厘米甚至更小。與此同時(shí)，鱗角腹足蝸牛為這些細(xì)菌提供了一個(gè)安全、舒適的生存環(huán)境。

奇怪的是，在類(lèi)似的生活環(huán)境中，卻出現(xiàn)了3種顏色各不相同的鱗角腹足蝸牛。2001年，生物學(xué)家在三個(gè)地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了鱗角腹足蝸牛，其中兩個(gè)地點(diǎn)的個(gè)體呈深色，第三個(gè)地點(diǎn)的個(gè)體呈白色。根據(jù)遺傳學(xué)分析的結(jié)果，這些蝸牛都屬于同一個(gè)物種。

出現(xiàn)這種情況的原因是什么？答案在于與鱗角腹足蝸牛共生的細(xì)菌——黑色變種的蝸牛體內(nèi)具有一些白色變種所沒(méi)有的細(xì)菌。鱗角腹足蝸牛的體表和體內(nèi)生活著一些有益的細(xì)菌，能幫助它們生成鐵的硫化物。來(lái)自海底熱液口硫化物具有很高的毒性，但如果與礦物質(zhì)結(jié)合并形成固體形式，毒性就會(huì)消失。

在這些化合物毒性減弱的過(guò)程中，細(xì)菌可能扮演著重要的角色。因此，鱗角腹足蝸牛不僅鍍了一層鐵盔甲，而且這層鐵盔甲還是有毒的。不過(guò)，這只是科學(xué)家的推測(cè)，他們還沒(méi)有在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)出這種細(xì)菌。也有研究者認(rèn)為，鱗角腹足蝸牛完全是靠自己生成了鐵的硫化物，如果確實(shí)如此，那將是前所未有的發(fā)現(xiàn)。

有研究者提出，在食管腺體中蓄養(yǎng)內(nèi)共生細(xì)菌的策略，可能促使鱗角腹足蝸牛在解剖學(xué)結(jié)構(gòu)上發(fā)生一系列新的改變，從而更加有利于細(xì)菌的生長(zhǎng)，蝸牛本身的需求反而還在其次。

食管腺體的增大、保護(hù)性的腹足鱗片、體積較大的呼吸系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)，以及較高的繁殖能力，都是有利于內(nèi)共生微生物的適應(yīng)特征。在極端的化能合成環(huán)境中，這些適應(yīng)特征滿足了鱗角腹足蝸牛的能量需求。

隱秘的海底生活

2001年，科學(xué)家在中印度洋脊的Kairei熱液口區(qū)首次發(fā)現(xiàn)了鱗角腹足蝸牛，隨后又在Solitaire區(qū)（位于中印度洋脊）和Longqi區(qū)（位于西南印度洋脊）發(fā)現(xiàn)了它們。其中，Longqi熱液口區(qū)被指定為模式標(biāo)本產(chǎn)地，所有的模式標(biāo)本材料都來(lái)自于該區(qū)域。雖然三個(gè)地點(diǎn)之間的距離很大，但鱗角腹足蝸牛的總分布面積其實(shí)很小，不到0.02平方公里。

盡管早在十多年前科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了鱗角腹足蝸牛，但直到2015年，研究者才正式發(fā)表了對(duì)該物種的生物學(xué)描述，并確定其學(xué)名為Chrysomallon squamiferum。其中屬名“Chrysomallon”來(lái)源于古希臘語(yǔ)，意思是“金色毛發(fā)”，因?yàn)樗鼈兟輾ぶ械亩蚧瘉嗚F呈現(xiàn)金色；種名“squamiferum”來(lái)源于拉丁語(yǔ)，意思是“長(zhǎng)有鱗片的”。

鱗角腹足蝸牛的頭部長(zhǎng)有兩根光滑的、逐漸變細(xì)的觸角。它們沒(méi)有眼睛，也沒(méi)有特化的交接器。它們的腹足呈紅色，體積較大，無(wú)法完全縮回螺殼。此外，它們也不像其他蝸牛和蛞蝓一樣具有上足腺（Suprapedal gland），也沒(méi)有上足觸手。

在Pelospiridae科中，鱗角腹足蝸牛是目前已知唯一的“同時(shí)雌雄同體”物種，這意味著它們同時(shí)具有雄性和雌性生殖器官（有些蝸牛屬于“階段性雌雄同體”）。它們具有很高的繁殖力，所產(chǎn)的卵很可能是依靠卵黃提供營(yíng)養(yǎng)。

科學(xué)家還不清楚鱗角腹足蝸牛幼體和胎殼的形態(tài)（目前采集到最小的未成熟個(gè)體已經(jīng)具有2.2毫米的殼長(zhǎng)），但推測(cè)可能存在一個(gè)浮游擴(kuò)散的階段。鱗角腹足蝸牛在人工環(huán)境下很難成活，即便如此，它們還是曾在大氣壓下的水族缸中存活了超過(guò)3個(gè)星期。

在食物匱乏的深海熱液口環(huán)境中，鱗角腹足蝸牛演化出了一種出色的生活策略。海洋上層的有機(jī)物質(zhì)只有極少一部分能落到海底，為了生存，包括鱗角腹足蝸牛在內(nèi)的許多生物演化出了利用化學(xué)能源的能力，在深海熱液口附近形成了生命奇觀。西南印度洋脊的深海熱液口正緩慢擴(kuò)展，而熱液口周?chē)纳锶郝鋵?duì)環(huán)境擾動(dòng)十分敏感，并且恢復(fù)速率很慢。深海采礦或許會(huì)對(duì)鱗角腹足蝸牛等熱液口生物帶來(lái)潛在的威脅。

你或許會(huì)問(wèn)，為什么鱗角腹足蝸牛不遷移到更加宜居的環(huán)境？事實(shí)上，如果能適應(yīng)這樣的環(huán)境，生活其實(shí)還不錯(cuò)。舉例來(lái)說(shuō)，熱帶珊瑚礁區(qū)域堪稱(chēng)“海洋中的熱帶雨林”，生活著難以計(jì)數(shù)的物種，但同時(shí)也意味著激烈的生存競(jìng)爭(zhēng)。而在深海環(huán)境，特別是熱液口附近，還有一些生態(tài)位等待著新生物的到來(lái)。

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