现实版“灵珠”?海洋里的蓝血“贵”族竟是它→

“色彩是电影语言的一部分”,这句话在大热电影《哪吒 2》中展现得淋漓尽致。其中,魔丸哪吒的炽热红与灵珠敖丙的深邃蓝,不仅是角色色彩的巧妙设定,更象征着他们截然不同的性格与命运。

而在奇幻的神话世界之外,红色与蓝色的“命运齿轮”也在人类与一种古老生物——(hòu)之间悄然转动。

东方鲎标本 王珊 摄(上海自然博物馆生命长河展区)

物种名称:东方鲎(Tachypleus tridentatus)

分类:节肢动物门-肢口纲-剑尾目-鲎科-东方鲎属

保护情况:《世界自然保护联盟(IUCN)濒危物种红色名录》濒危、《国家重点保护野生动物名录》国家二级保护野生动物

“高贵”的蓝色血液?

血液的颜色主要是由一种携带和运输氧气的呼吸色素蛋白决定的,人类和绝大多数动物的血液都是红色的,这是因为它们的呼吸色素是含有亚铁离子的血红蛋白。

当含氧量高时,血红蛋白中的铁离子与氧气结合而使血液呈鲜红色,如动脉血;含氧量低时,铁离子与氧气结合度低,血液就呈暗红色,如静脉血。所以,透过皮肤看到的静脉并非不红,只是与旁边皮肤对比偏蓝而被大脑主观认定为蓝色。

那自然界存在蓝血生物吗答案是肯定的,鲎就是其中之一。

鲎,又叫马蹄蟹。作为一个古老的孑遗类群,它们最早出现于约 4.5 亿年前的奥陶纪,曾经十分繁盛。约 2 亿年前,鲎的样子逐渐进化固定,与现在的形态基本无异。

历经五次生物大灭绝,熬过了大名鼎鼎的三叶虫和恐龙,鲎存活至今,成为名副其实的“海洋活化石”。

虽然名字里带有“蟹”,但在分类学上,鲎与蜘蛛、蝎子和螨虫的关系更近,都属于节肢动物门、螯肢动物亚门。

节肢动物门“族谱”(上海自然博物馆缤纷生命展区)

它们有着螯肢动物先祖的基本身体构型,即分为头胸部和腹部两个体区。其中头胸部有 6 对附肢,第 1 对附肢特化为螯肢。鲎的这些附肢全部参与进食,形成“被腿围绕的嘴”,即“肢口”,它所在的肢口纲因此而得名。

如今肢口纲仅存 1 科 3 属 4 种:东方鲎、圆尾鲎、巨鲎和美洲鲎。除了美洲鲎生活在墨西哥湾和北美东部沿海外,其他 3 种都分布在亚洲海岸,其中东方鲎和圆尾鲎在我国东南沿海均有自然分布。

不同于人类血液中的血红蛋白,鲎血中的呼吸色素是含铜离子的血蓝蛋白,这种蛋白脱氧状态为无色,而与氧气结合时呈蓝色。

当然,除了鲎,章鱼、龙虾、蟹等部分节肢动物和软体动物的血液也是蓝色的。与之不同的是,鲎的蓝色血液还具有特殊的医学价值

来自蓝色血液的守护

二十世纪五十年代初,美国病理学家弗莱德里克·邦(Frederik Bang)发现,美洲鲎的蓝色血液遇到革兰氏阴性菌时会产生凝胶。进一步研究表明是细菌释放的内毒素激活了鲎体内的免疫细胞——阿米巴样细胞,释放凝血因子,形成凝胶将有害的细菌包裹住,从而阻断其传播。这一特性使得“鲎试验法”成为细菌内毒素检测的革命性方法!

细菌内毒素是一种革兰氏阴性菌死亡裂解后的产物,广泛存在于环境中。如果大量进入人体血液,会引起发热、恶心甚至内毒素休克等症状。因此,在疫苗等注射药物与注射器、输液管、支架等医疗器械接触人体血液或脊髓之前,仅仅杀死细菌还不够,要将残留的内毒素控制在一定限度以下才能保证安全。故而检测的精确性很重要。

在鲎血抗菌能力发现之前,美国制药行业常采用“兔法”检测细菌毒素,方法是将待测样品注入兔子体内,每隔 30 分钟测量兔子的体温,持续四个小时,以检查兔子是否发烧来验证该样品是否被污染。除了测试成本、灵敏度、涉及的伦理学问题,兔子还极易因惊吓而发热。

由于鲎血对内毒素的敏感度是兔子测试的 10 倍,且反应迅速,1985 年左右,人们开始采集鲎血提取有效成分制成鲎试剂(LAL 和 TAL,分别代表美洲鲎、东方鲎血液制成的鲎试剂),至此鲎试剂作为发热诱导细菌测试物的替代品,被广泛用于注射药物及医疗器械的安全性评估。

濒危的蓝血“活化石”

鲎试剂的应用显著提高了细菌内毒素的检测效率,默默守护着人类健康。然而鲎的蓝血在为自身和人类带来庇护的同时,也给鲎种群带来了危险。

多重因素下,鲎的种群数量开始下降。2019 年,世界自然保护联盟(IUCN)正式将红色名录中东方鲎的等级从“数据缺乏”正式更新为“濒危”。

面对鲎种群数量急剧减少的严峻形势,人类也在不断积极行动。2019 年,100 多位来自全球 18 个国家和地区的专家学者齐聚广西北海,共同发布《全球鲎保护北部湾宣言》,并将 6 月 20 日设为“国际鲎保育日”。

次年,世界自然保护联盟鲎专家组启动“亚太区鲎观测站网络计划”,北部湾大学海洋学院等 20 余家单位在境内外 36 个站点,对亚洲三种鲎展开常态化监测。

2021 年,东方鲎和圆尾鲎被列入国家二级保护动物名录,为鲎资源保护提供了法律保障。同时,鲎保育科研团队纷纷组建,鲎保护区相继成立,鲎试剂替代品的研究也在稳步推进。未来,相信会有越来越多社会公众投身鲎保护工作,共同助力鲎在自然家园延续生命传奇。

参考文献

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[2] 黛博拉·克莱默. 《绝境:滨鹬与鲎的史诗旅程》[M]. 2020.

[3] Jordan K G , Waleed A , Kristen D ,et al. (2018) The Role of Horseshoe Crabs in the Biomedical Industry and Recent Trends Impacting Species Sustainability. Frontiers in Marine ence.185(5).

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[7] Maloney T, Phelan R, Simmons N. (2018) Saving the horseshoe crab: A synthetic alternative to horseshoe crab blood for endotoxin detection. PLoS Biol.16(10):e2006607.

策划制作

来源丨上海自然博物馆(ID:snhm01)

作者丨张晓楠 上海自然博物馆展教中心

审核丨黄乘明 中国科学院动物研究所 研究员

责编丨钟艳平

审校丨徐来 林林

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