它活了4億年靠藍色血液救死扶傷

說到藍色血液,讓人很容易想起科幻小說衛斯理系列中的藍血外星人。

但在現實生活中,地球上的藍血居民——鱟(hou,第四聲),卻處境尷尬。

每年都會有50萬隻鱟被活體取血,原因是其獨一無二的醫學價值。

只要你打過針或享受過現代醫療,都必須感謝這種藍血生物的犧牲。

只是因為索取無度,才20餘年中國沿海的鱟已從遍佈海灘到幾乎絕跡。

而對這種相貌詭異的海中“醜八怪”,人們竟都能開發出各種食譜,使其陷入生存困境。

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懷疑鱟是盜墓筆記中屍蟞的原型

鱟,雖又馬蹄蟹,但卻與螃蟹關係不大,是一種節肢動物。

它的祖先出現在天地混沌的古生代泥盤紀。

那時,恐龍還不是地球的霸主主,原始魚類也才剛誕生。

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2008年發現的鱟化石,距今4.45億年

而隨著時間齒輪的轉動,其他動物滅絕的滅絕、進化的進化。

只有鱟閱近了地球劫難,還幾乎保持著幾億年前的原始樣貌。

因此,有科學家則稱它們為“演化呆滯的類群”,也就是我們說的“活化石”。

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不過除了年代久遠、骨骼精奇外,鱟的藍色血液才是最大賣點。

也正是這種奇特而詭異的血液,才讓鱟的種族有能力傲視其他動物存活四億年。

常見的血液之所以呈紅色,是因為絕大多數血液是靠鐵基血紅蛋白將氧運輸至全身。

鐵和氧結合時,就呈現出了我們肉眼可見的紅。

但在鱟身上,鐵卻被換成了銅,而銅氧化的顏色正是藍綠色。

所以相對於“血紅蛋白”,鱟的呼吸蛋白則被形象地稱為“血藍蛋白”。

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鱟的血細胞

不過,鱟血最神奇的地方並不在於顏色,而是其獨一無二的抗菌能力。

鱟最喜歡呆的地方之一正是海邊。

但我們知道海邊又是一個極其骯髒的地方,一克海底沉積物中大約就含有10億個細菌。

而且鱟卻不像人類一樣擁有層層屏障,它的血液循環系統是一個相對敞開的格局。

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鱟體內存在著較大的血腔,裡面四通八達的,可以允許血液與組織的直接接觸。

所以細菌只要在鱟殼的某條縫中鑽入,它就能輕鬆地在鱟的體內暢通無阻地遨遊。

此外,鱟屬於節肢動物,也不曾擁有可以對抗感染的白細胞。

不過,為了不讓自身被細菌吞噬,鱟的血液也演化出了有別於人類的保護機制。

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白細胞吞噬

雖然沒有白細胞,但原始的鱟血中卻擁有一種神奇的阿米巴樣細胞(具有流動性)。

當與細菌接觸時,阿米巴樣細胞並不會像白細胞那樣將細菌吞噬,反而是立即萎縮破裂。

這樣釋放出來的化學物質,便會使血液局部凝固,從而能將有害的細菌包住,阻斷了疾病的傳播。

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只是藍色血液使鱟躲過細菌的侵襲,但也召來了人類的捕捉。

可謂“成亦藍血,敗亦藍血”。

1956年,Fred Bang在研究鱟的血液循環時,就發現一隻鱟的古怪死狀。

那隻大面積感染了革蘭氏陰性細菌的鱟,幾乎所有血液都凝結成了膠體狀。

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Fred Bang

經過多次試驗,Bang最終發現原來是細菌產生的內毒素*,激活了鱟血阿米巴樣細胞中的一種酶,致使血液凝固。

而利用鱟血的這種生物特異性,他也開發出了一種的細菌檢測劑——鱟試劑(LAL, Limulus Amebocyte Lysate鱟阿米巴樣細胞裂解物)。

*注:細菌毒素可分為兩類,分為外毒素(Exotoxin)和內毒素(Endotoxin)。外毒素是細菌生長過程中分泌到菌體外的毒性物質,產生外毒素的細菌主要為革蘭氏陽性菌,部分為革蘭氏陰性菌。而內毒素則為革蘭氏陰性菌的細胞壁產物,只有當細胞死亡後才表現出其毒性。

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這種試劑不但反應迅速且靈敏度極高,能揪出細菌存在的蛛絲馬跡。

哪怕溶液中細菌內毒素的濃度只有萬億分之一,這種鱟血提取物都能發揮作用,使澄清的溶液變成凝膠狀。

若樣品沒有受到細菌汙染,血液凝固現象則不會發生,可判定為無菌。

其實細菌一直在威脅著人類醫療系統的安全。

這裡指的無菌不但指沒有活菌,而且還要求無熱原(內毒素正是熱原最大的一類)。

否則病患就極易產生熱原反應,寒戰、發熱、頭痛、嘔吐、膚色灰白、休克、嚴重則致死。

然而細菌又無處不在的,所以檢測就顯得尤為重要了。

如果不作細菌檢測就應用於人體,將會有無數人死於不衛生的注射等。

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家兔熱原檢測

在鱟試劑被髮明之前,檢測細菌毒素的“家兔法”是既昂貴又笨拙

首先是將樣品注射到兔子的體內,之後再要求工作人員每隔30分鐘檢查一次兔子的體溫變化。

兔子對內毒素雖比較敏感,但也要至少3個小時,才能判定樣品存在細菌內毒素。

但如今,我們只需要將鱟試劑加入被測材料,反轉幾次就能從有無凝固看出結果。

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所以鱟試劑一經推出,便迅速替代了低效的家兔檢測法,併成為了一個大產業。

它可以廣泛應用於針劑藥品、生物製品、血漿製品、抗癌藥物等的內毒素檢測。

所以說,我們每一個人都受過這種藍血生物的恩惠。

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鱟的活體取血現場

因其獨一無二的醫學價值,鱟的血液也成世界上最珍貴的血液之一。

1升左右的鱟血液價值就可高達15000美元,不遜於黃金。

而每年都會有50萬隻鱟被帶進實驗室“獻血”,為人類醫學做貢獻。

首先,工作人員會把鱟的腹部和尾部彎折固定。

之後鱟的心包會被鋼針刺入,並取出總血量30%左右的血液。

這個採血過程大約需要一至三天,待鱟恢復正常後再放歸大海。

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雖然不算殺雞取卵,但不同的數據顯示,有10%~30%的鱟會在採血過後死亡。

所以這也就意味著,每年仍有超過5萬隻鱟會在“獻血”中死去。

此外,在採血後鱟也會活力大減、行動緩慢。

與其他未經採血的同伴相比,進過實驗的鱟也變得對潮汐不敏感,交配概率下降、產卵量銳減。

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不過幸好,科學家們對這個問題並非無動於衷。

從上世紀80年代起,共歷時十餘載,世界上第一個非鱟血測試盒終於在2003年面世。

雖然在商業推廣的道路上還步履難行,但已有越來越多的製藥企業加入到此行列中。

或許在不久的將來,鱟的“強制獻血”活動也會慢慢絕跡。

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但就算製藥企業已不再需要鱟的藍色血液,他們就能逃離悲慘的命運嗎?答案可能是否定的。

至少從過去到現在,鱟一直都沒有得到過人類的優待。

早在美國的殖民地時期,人們就曾用“鱟肥”給土地增肥。

數以百萬計的鱟被捕捉起來,碾碎成肥料,有的則成了豬飼料。

後來,漁民也發現用鱟作餌可以捕捉海螺。

因此從90年代,它們再一次遭了殃,捕獲量再次走高。

鱟肥

而在中國,鱟的命運也好不到哪裡去。

棲息地的劣化消失,以及人類的過度捕撈等原因,使得中國鱟族群陷入大量衰退的困境。

上世紀80年代,鱟試劑初引進我國,鱟試劑廠就如雨後春筍般湧現。

市場的需求也導致大量中國鱟被捕獲。

然而在採血不規範、保護力度不足的大環境下,大量鱟最終走向死亡。

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此外,大多數鱟被取完血後,也被“物盡其用”地榨乾了剩餘價值。

它們不會被放歸海洋,反而是將鱟的屍體用於堆肥、又或是作食材出售。

長期的跟蹤調查後,研究人員發現中國北部灣的中國鱟種群數量,在過去20年間下降了90%。

在海邊長大的朋友應該更深有體會。

這些年來,鱟的價格都已經不知翻了多少番。

從過去的廉價到沒人想吃的海產,一下子變成了名貴的“山珍海味”。

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但事實上,鱟真的不算什麼人間美食。

它本身肉就少,且肉質偏硬偏柴,鮮味不足之餘又腥味極重。

看到有人形容“食後幾天連排出的尿液都腥臊不已”。

若不經過各種複雜的加工調料,如製成潮汕鱟粿,一般人都難以入口。

而用美食家蔡瀾的原話,就是“棄之可惜,但又食之無味”。

鱟粿的製作,鱟的米珠需經過烹調炒熟,鱟肉經醃製,日曬,才能做成鱟醬,這些鱟醬才是製作鱟粿的主要材料

此外,鱟肉有一種大分子非特異蛋白致敏性物質。

吃鱟可引發皮膚過敏性斑疹、紅腫和搔癢,嚴重時導致過敏性休克或致死性毒性反應,中毒的死亡率較高。

而外形與中國鱟極為相似的圓尾鱟更是不能食用,其體內的河豚毒素分分鐘讓貪吃者命喪黃泉。

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A為圓尾鱟,E為中國鱟

只是物以稀為貴,由於資源變得稀缺,中國鱟反而病態地在飲食市場受歡迎了起來。

其實不要光想著吃,鱟本身的價值可能遠超人類想象。

除了造福萬民的鱟試劑外,早在上個世紀一項關於鱟的研究就曾獲得諾獎。

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鱟的複眼上有許多小眼

鱟有四眼,其複眼更由800-1000個相對獨立的小眼組成。

而鱟複眼裡的神經細胞也是最容易獲得的,所以一直都是視網膜生理學研究的重要對象。

著名生理學家哈特蘭(Hartline,Haldan Keffer)就是通過鱟眼,發現了“側抑制”現象:

當光照面積由一個小眼向附近一個小眼擴大時,前一小眼所發出的電脈衝

強度非但不增加反而減弱。

換句話說就是,當一個小眼受光照刺激時,它周圍的小眼反而受到了抑制。

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“側抑制”錯覺圖,AB處顏色其實相同

它活了4億年靠藍色血液救死扶傷

“側抑制”錯覺圖,圖中為靜態圖,只有白點

有了這種側抑制,眼睛就可以增強影像的邊緣反差、略去細節突出輪廓,使主觀視野更清晰。

基於此發現,哈特蘭也獲得了1967年的諾貝爾生理學或醫學獎。

而這種“側抑制”原理,也為當代仿生學提供了靈感,被應用到電視和雷達系統中,極大地提高了成像清晰度和靈敏度。

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鱟能熬過幾億年的地球風霜,必然有兩把刷子。

我們暫且不提過河拆橋的可能,人類能否將其研究透徹,把價值真正“榨乾”還是未知數。

而一味將一個物種的價值框死在“吃”上,也未免太沒遠見了。

The History of Limulus and Endotoxin.NC State University

The Blood Harvest.The Atlantic.2014.02.26

同樣是鱟,為什麼中國鱟瀕危了?.物種日曆

陳章波,範航清,廖永巖,邱廣龍,謝蕙蓮,林吳穎.面臨生存困境困境的動物活化石——鱟.科學[J].2015.05

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