用微信扫码二维码

分享至好友和朋友圈

让人生畏的水压

大家都知道随着水深，压强会越来越大。人在潜进水中，受到的水压就会越大。在大气的一般压强之下氮气是不会在溶于血液，当压强达到3个大气压氮气就可以溶于血液了，假如压强越强的话，溶解度也会逐渐上升很多。100米的水下位置，血液中可能溶解了大量的氮气，而人体所需要的氧气比较缺少。最终氮气不由自主从血液当中跑出去并且堵在血管当中，最终可能会让血管破裂，假如在人体重要血管处发生破裂的话，人会直接死亡。

人类进入100米就很难了，大海中的深海鱼又是怎么能活得过来的呢？

深海，深海，那多深才算是深海呢？国际上把超过1000米深度的海域称为深海，根据液体压强计算公式p=密度×g×深度（粗略地把海水当做水）得到的深海1000米的压强相当于100倍的大气压。

这个是什么概念呢，一颗篮球大小的物体就能被挤压为一颗乒乓球大小。

深海鱼的适应性

鱼类在深海受到的压强并不能完全内外平衡而抵消，海洋学家把一只塑料杯随着探测器一起沉入深海，我们可以看到上面图片左侧是完好的杯子；右侧是浸入了深海1500米的杯子，杯子已经完全被压扁，杯子内部和外部确实是内外压强都平衡的，在海底的各个深度都平衡，但也没能抵消压强，因为只要有固体的形态就会被高压压迫。

而生存在深海的鱼类为了对抗这种高压，自然选择进化成了一种新的内在结构，从分子和细胞的层面上进化来对抗高压的环境。深海鱼类体内蛋白质的体积小，酶的催化效率都远不及浅海海域的鱼类，这些特点都是在高压环境生存的首要条件。我们可以理解为，既然海水想要压迫我，那么我就先把自身的结构给变小，减少海水的压迫。

相比于浅海中的鱼，深海鱼的骨骼和肌肉含量都比较少，而脂质和胶质则相对较多。此外，深海鱼骨骼中软骨的比例也远高于浅海鱼。对于深海鱼来说，这都是为了适应深海生活所作出的必要的“妥协”。所谓“过刚则易折”，相比于骨骼和肌肉，脂质和胶质能更好地帮助鱼类对抗巨大的压力。

除此以外，深海鱼类为了适应环境，在细胞膜等生物膜上磷脂的流动性变得更强，因为如果他们的细胞膜太僵硬了，就会和水压形成对峙，细胞膜上的生物通道就会关闭，正常的生理功能会受到影响。与浅海海域的鱼类相比，深海海域的鱼类大多使用不饱和脂肪酸来组建细胞结构，这样大大增加了膜的流动性。

同时这样的身体结构还有另外一个好处，较低比例的骨骼和肌肉能降低深海鱼的能量消耗，而高比例的脂质则同时能够储存更多的能量，这对于身处营养贫瘠、氧气稀薄的深海的鱼类来说是至关重要的。

从器官上来说，深海的鱼类大多是没有鱼鳔的，比如鲨鱼。因为有鱼鳔的存在内部的气体就会直接受到水压的冲击，就和人类潜水到深海是一个道理。假如深海鱼类进入了浅海的海域，那么深海鱼类体内的细胞感受到了压力变小的环境，同时又因为细胞膜的流动性很大，那么构建细胞的物质将会从细胞内渗出来，鱼类即使不会立即死亡，重要的神经系统也会受损，变成一个“白痴”。

而大部分的硬骨鱼某种意义上就是一个充气的物体，因为它们体内有一个充气的鱼鳔。对于生活在浅海的硬骨鱼类来说，鱼鳔是它们非常重要的一个结构，可以帮助鱼类调整浮力，从而实现上浮或者下潜。但是对于深海鱼来说，充满气的鱼鳔无异于一个脆弱的气球，外部巨大的水压会毫无保留地挤压、蹂躏这个气球，直到它炸成碎片为止。因此，很多深海鱼在进化的过程中“舍弃”了鱼鳔这个“危险”的结构，转而依靠某些脂类来提供浮力。

相比于浅海中的鱼，深海鱼的骨骼和肌肉含量都比较少，而脂质和胶质则相对较多。此外，深海鱼骨骼中软骨的比例也远高于浅海鱼。对于深海鱼来说，这都是为了适应深海生活所作出的必要的“妥协”。所谓“过刚则易折”，相比于骨骼和肌肉，脂质和胶质能更好地帮助鱼类对抗巨大的压力。

同时这样的身体结构还有另外一个好处，较低比例的骨骼和肌肉能降低深海鱼的能量消耗，而高比例的脂质则同时能够储存更多的能量，这对于身处营养贫瘠、氧气稀薄的深海的鱼类来说是至关重要的。

前些年被评为世界上最丑生物的水滴鱼——软隐棘杜父鱼就是一个很好的例子。被捕捞上岸的水滴鱼往往是软趴趴的一摊粉红色物体，活脱脱像一个长着大鼻子的史莱姆。然而在深海中水滴鱼的外形和普通鱼类并无二致，只是在被捕捞上岸的过程中，由于压力的迅速降低让它们的身体结构被破坏，成了我们看到的样子。而在它们生活的地方，却正是这一身的胶质帮助它们存活了下来。

之前的研究发现，在马里亚纳狮子鱼的基因组中，调控骨骼发育和骨组织骨化的基因发生了突变。这一突变会导致马里亚纳狮子鱼骨骼的钙化过程提前终止，导致其骨骼组成中大部分为软骨。而软骨的抗高压能力是远远强于硬骨组织的。

然而这并不是深海鱼的全部本领。

要知道，静水压力并不是一个宏观的物体，它并不像一只死死捏住深海鱼的手，只会从宏观的身体结构上对深海鱼造成影响。静水压是无孔不入的，无论是宏观结构还是微观结构都会受到它的攻击。

当我们把视线聚集到微观世界，我们会发现，高压环境下，细胞膜的流动性会降低。简单来说，在深海之中细胞的细胞膜会变得更“硬”，这绝非一件好事。细胞膜是控制物质进出细胞的重要关口，细胞膜变硬会导致物质进出细胞更加困难。细胞外的营养物质无法进入细胞，细胞内产生的废物难以运出细胞，那生物将无法生存下去。这就像是外卖员要通过一个人头攒动的路口去送外卖：本来他只要在人缝中挤过去就行，结果有一股神秘的力量把所有人都往一块推，搞得人贴人人挤人，外卖员拼了老命也没能挤过去，这时他就会觉得压力好大。

科学家发现，相对于浅海鱼来说，深海鱼的细胞膜上有着更多的不饱和脂肪酸，这让它们的细胞膜能在高压环境下保持较高水平的流动性，提高物质运输的效率。

打个比方，植物油相对动物油来说不饱和脂肪酸的含量更高，所以在常温下植物油一般是液体，而动物油则固体居多。你很难让一枚硬币穿透一块黄油，而让它从一瓶花生油的表面掉到瓶底却很容易。

高比例的不饱和脂肪酸能让深海鱼即使身处高压环境仍然拥有“柔软”的细胞膜，但如果一条深海鱼被捕捞上岸，它的细胞结构也会随之破坏，因为当它身处低压环境中时，细胞膜的流动性就有些过强，细胞膜过“软”，导致细胞很容易坏掉。

脂质并不是唯一受到高压影响的物质，蛋白质也难以逃脱这无处不在的压力。正常来说，受到高压影响的蛋白质会发生结构的改变和功能的丧失，而蛋白质的正常工作对于生物的生存至关重要。

幸好对于这一点深海鱼也有相应的应对策略。深海鱼的某些蛋白质特定位点的氨基酸会被其他氨基酸所替换，提高其对压力的抗性。比如深海鱼体内的α肌动蛋白在多个位点发生了氨基酸的取代，其中包括了钙离子和ATP的结合位点。这两个位点的氨基酸替换能够保证肌动蛋白在高压环境下仍然能正常工作。

此外，有些蛋白质中的化学键的数目和种类会发生一定的变化。这种变化导致了蛋白质三级结构的改变，从而加强了蛋白质结构的刚性，也就提高了其对高压环境的适应性。就像你在搭积木的时候在积木外面多贴两根胶带，绝对比不贴胶带要稳固许多。

也有研究发现深海鱼体内氧化三甲胺（TMAO）的含量远高于浅海鱼。氧化三甲胺是一种非常重要的蛋白质稳定剂，它能够帮助变性的蛋白质恢复原来的结构，从而恢复其正常功能。深海鱼体内大量的氧化三甲胺能够帮助它们细胞内的蛋白质维持原有的结构和功能，从而保证细胞的活性。

有趣的是，随着鱼类的死亡，氧化三甲胺会逐渐分解为三甲胺，而三甲胺则是海鱼腥味的重要来源。那么也就是说，越是深海鱼，死了以后的腥味就越重。

特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.