这种蜗牛背的不是“房子”,是“铁甲”。

在近3000米深处的海底,有一种蜗牛,浑身长满了“铁甲”,活像穿了防弹衣。这就是曾经入选十大令人震惊的海洋物种的鳞角腹足蜗牛(学名:Chrysomallon squamiferum)。这是一群大家伙,螺壳宽度一般在9.8-40毫米之间,最大的能达到45毫米。而我们平时见到的蜗牛,最大的壳长也不足15毫米。别看它个头大,就以为它们是捕食高手,其实它们大部分时候都不自己吃“饭”,而是靠肚子里的细菌提供能量。

鳞角腹足蜗牛(The Stocks)

自带食品工厂

鳞角腹足蜗牛生活在近3000米的印度洋海底深海热泉喷口,那里生物量极低,高压低氧,喷口里喷出来的物质含有毒性。在这样的环境里,觅食很不容易。再看鳞角腹足蜗牛,它们的齿舌已经高度退化,没有上下颌,也找不到唾液腺,只有一个小圆嘴巴,几乎不具有摄食能力,也难以进行滤食。幸好,在磷角腹足蜗牛生活的地方,有一些细菌,可以通过化学合成,利用硫化氢获取能量。

在磷角腹足蜗牛的体内,就有着这样的细菌。这些共生细菌主要分布在蜗牛的食管腺体中。而它们的食管腺体比其他蜗牛体内的腺体大1000倍。这么大的腺体,里面的共生菌可以为蜗牛提供足够的能量,使得它们无需进食,也可以维持生存和生长。同时,磷角腹足蜗牛为这些细菌提供了安全舒适的生活空间。这种独特的供能方式,和它们的生活环境有很大关系。

鳞角腹足蜗牛柔软的身体(The Stocks)

全身戴盔甲

这些大个头的鳞角腹足蜗牛,不仅吃“饭”方式特别,长得也不简单。鳞角腹足蜗牛背上的螺壳含有不少铁元素,是一件柔软而坚韧的“铁布衫”。

这件铁布衫共有三层。最外面是一层由铁的硫化物组成,可以用来抵挡攻击。研究发现,这层外壳含有硫复铁矿,具有磁性,可以不断地吸引周围环境中的含铁物质,变得越来越厚实。也就是说,越老的蜗牛外壳越厚,可以算是“脸皮越来越厚”的典型;中间是柔韧的有机层,厚度约150微米,遇到攻击时可以缓解攻击的力道;最里面是钙化的文石层,厚度约250微米。我们常见的各种壳类的主要成分就是文石。

除了背上的铠甲,鳞角腹足蜗牛的腹足上还长着数以百计的鳞片。这些鳞片主要成分是一种硬蛋白。而我们已知的其他动物的鳞片,主要成分为钙质。这些一块连着一块,以覆瓦状排列的鳞片,像盾牌一样保护着鳞角腹足蜗牛的腹足。在人类已知的腹足类物种中,再也没有谁,像这样具有长在皮肤上的鳞片。如果有小动物想攻击这些鳞片,很可能就像撞到盾牌上一样被撞晕。

曾经有人试图用瑞士军刀划开鳞角腹足蜗牛的壳,结果没有成功。还有人对着它们的壳开枪,但子弹也无法进入。因此,说它们刀枪不入实在名副其实。鳞角腹足蜗牛壳这样的特点,吸引了很多人关注,其中美国军方希望通过仿生技术,研制出功能强大的军事用品。

背上的硬壳和腹部的鳞片(The Stocks)

同“牛”不同命

目前为止,研究员分别在西南印度洋底的Kairei热泉群、Solitaire热泉群及龙旗热泉群发现了三种不同的磷角腹足蜗牛,这些蜗牛占地总面积不大,大约相当于两个美式足球场。其中Solitaire热泉群的蜗牛外壳颜色较浅,且不含铁。而Kairei热泉群的蜗牛外壳颜色较深,含有铁元素,具有磁性。

这三个热泉所含物质不同,因此,三种蜗牛的外壳也不尽相同。这种差异也很可能和它们身上的细菌有关。深色变种的蜗牛体内,具有浅色蜗牛所没有的细菌种类。而这些细菌可以帮助生成含铁硫化物。不过,研究人员也不能排除蜗牛靠自己生成含铁硫化物的可能。毕竟暂时还没有人在实验室里培养出这些细菌。

目前磷角腹足蜗牛生活的这三个地区,有两处位于深海采矿区域内,很可能会被采矿破坏,此处的蜗牛也很可能会被钻井掀起的泥沙掩埋。因此,磷角腹足蜗牛已经被列为濒危动物。我们只能希望这些蜗牛凭借雌雄同体的高效繁殖能力,快速产出后代,带领“族牛”躲过一劫。

不同颜色的蜗牛(The Stocks)

特殊转录因子

为了进一步了解这种蜗牛特殊的生存方式,从中找到人类可以模仿学习的地方,港科大的研究人员联合日本海洋地球科学技术厅,从海底采集了20只磷角腹足蜗牛,分析了它们的基因。而研究结果显示,这些蜗牛体内并没有特殊基因,它们所有的基因都可以在鱿鱼和珍珠牡蛎等其他软体动物身上找到。

不过,研究员确认了25种转录因子,这些转录因子有助于蜗牛鳞片和壳形成,在其他软体动物身上,这些转录因子也具有同样的功能,促进其他软体动物身体独特的坚硬部分形成,比如腹足动物的鳃盖或者多毛目环节动物尖端的刚毛。看来,想知道磷角腹足蜗牛生成铁布衫的秘密,用来满足人类防身或工程需要,还要等一段时间。

参考文献:

1. Jin Sun, Chong Chen.The Scaly-foot Snail genome and implications for the origins of biomineralised armour.Nature Communications.08 April 2020.https://www.nature.com/articles/s41467-020-15522-3

2. 港科大带头全基因组测序:脚上有鳞的“牛”,2020/04/30.https://new.qq.com/omn/20200430/20200430A091RL00.html?pc

3. Scaly-foot snail first species endangered by deep-sea mining.23 JULY 2019.https://www.mining-technology.com/news/scaly-foot-snail-deep-sea-mining/

4. Chong Chen.The heart of a dragon: 3D anatomical reconstruction of the ‘scaly-foot gastropod’ (Mollusca: Gastropoda: Neomphalina) reveals its extraordinary circulatory system.18 June 2015.https://frontiersinzoology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12983-015-0105-1

作者:九一

来源: 蝌蚪五线谱