大家知道,亚马逊河流里有超级凶残的食人鱼。那么在这样的河流里,其他鱼类是否就无法生存呢?实际上,在亚马逊河里有一种不会被食人鱼咬坏,反而会把食人鱼咬崩牙的鱼,它就是传奇程度不亚于食人鱼的巴西骨舌鱼。巴西骨舌鱼的家族历史悠久,全身“神装”,而且是喜欢带娃的奶爸,可却因为必须要呼吸空气而遭受了灭顶之灾。我们今天来聊一聊它的故事。巴西骨舌鱼来自南美的巴西、秘鲁和圭亚那,是世界上最大的淡水鱼。
它的名字准确描述了它的外观。巴西骨舌鱼的舌头梆硬,不能略略略。但是这样的口条主要是为了配合它们的进食习惯:巴西骨舌鱼嘴巴一张,制造低压区,然后像吸尘器一样把鱼虾吸入口中,僵硬的舌头可以配合口腔把食物压碎。巴西骨舌鱼也是鱼中巨人。巴西骨舌鱼中最常见的物种巨骨舌鱼3岁的时候就可以长到1.7米长,成年后鱼均2米长,超100千克重,和海豚差不多胖。
因为这种水中泰坦的体型,巴西骨舌鱼也被当地人称为“亚马逊的巨人”。巴西骨舌鱼是演化树上奇特的一支,在现世它们没有近亲,相当孤独。巴西骨舌鱼和我们平时吃的鲫鱼一样,属于硬骨鱼。硬骨鱼分成4大家族,在现世取得巨大成功的是正真骨鱼家族,鲤鱼、鲈鱼都是这个家族的,这个家族也承包了人类的大部分渔业。而巴西骨舌鱼所属的那一支是四大家族里最原始的一脉,而且鱼丁稀少。
巨骨舌鱼只有4-5个物种,就这一只手也数的过来的数字,研究者们也不太确定,因为它们的数量太少了。实际上,巴西骨舌鱼属于骨舌总目,它们的祖先出现在1.87亿年前的侏罗纪时代。大概在2300万年前,巴西骨舌鱼的角色被演化刷出来了,它也成了地球上最古老的淡水鱼之一。化石记录显示,在后来的2300万年里,巴西骨舌鱼的造型没什么变化,因此也被称为“恐龙鱼”。
因为与众不同的血统,巴西骨舌鱼有许多其他鱼类没有的特质。比如,巴西骨舌鱼的血液里有五磷酸肌醇(IPP)这种信号物质。要知道,五磷酸肌醇广泛存在于爬行动物和鸟类的血液中,但是硬骨鱼里却只有它有。体型和古老并不是巴西骨舌鱼最特别之处。它们的舌头和骨头一样硬,鱼鳞比骨头还硬,差不多是鱼中铠巨。但奇怪的是,巴西骨舌鱼必须定期呼吸空气,否则会在水里淹死。在亚马逊流域,旱季和雨季不断交替。
在旱季,河水大量蒸发,鱼类的生存空间被压缩。在旱季造成的季节湖里,食人鱼是主要的捕食者,而巴西骨舌鱼不得不和超过30种食人鱼近距离相处。有趣的是,食人鱼会吃掉其他的鱼类、哺乳动物、鸟类,但是吃不了巴西骨舌鱼,这是因为它们有能打的鱼鳞,皮还贼厚。巴西骨舌鱼的皮肤占体重的10%,非常结实耐用,好用到可以制造皮包、鞋子和家具。它们的鱼鳞就更强了,能崩掉食人鱼的牙。
巴西骨舌鱼的鳞片是淡水鱼中最大的,长度可达10厘米。它们的鱼鳞分成两层,外面那一层富含钙质,硬度类似于陶瓷,下面一层是胶原蛋白纤维。内柔外刚,这种搭配有点像人类的牙齿。近年来的研究发现,它们的鱼鳞具有一种布林根结构。布林根结构类似于千层饼。它的好处是,在受到外力的情况下,这个千层饼的每层可以重排,从而把外力“散掉”。
2012年,加州大学圣迭戈分校的材料学研究者Marc Meyers和同事曾用红腹食人鱼的牙去咬巴西骨舌鱼的鳞片,结果食人鱼的牙断了。要知道,一条1千克重的食人鱼的咬合力为20牛顿。然而,要咬穿巨骨舌鱼的鳞片需要1260牛顿的咬合力,食人鱼的牙口是远远不够的。实际上,因为巴西骨舌鱼的鳞片太硬,厨师在去鳞时要用上战锤。现在,不少研究者正在以巴西骨舌鱼的鱼鳞为模版制造防弹衣。
2018年,中国科大的研究者模仿巴西骨舌鱼的鳞片,研发了一种仿生盔甲材料。这项研究发表在《国家科学评论》上。不过,亚马逊河流不仅有食人鱼,还有比食人鱼更可怕的缺氧环境。由于亚马逊平原有旱季和雨季,亚马逊河流也会季节性地泛滥。旱季来临时,河水的空间不仅变小,还充满了腐烂的有机物,氧气含量很低。如何在这种臭水沟里呼吸,就成了一个大问题。
为了适应定期缺氧的水质,巴西骨舌鱼被逼出了一种蛇皮技能,那就是呼吸空气。实际上,巴西骨舌鱼体内80%的氧气是通过呼吸空气获得的,只有20%不到来自于水。巴西骨舌鱼能呼吸空气,是因为它们抛弃了鱼鳃,转用鱼鳔呼吸。它们的鱼鳔就是它们用于呼吸气体的“肺”,被研究者称为迷器。巴西骨舌鱼的鱼鳔完全包裹住了肾脏,为肾脏供血的血管要通过肾门静脉系统,而肾门静脉系统又和心脏相连,因此鱼鳔就能把氧气传输给心脏。
和真人的肺一样,为了增加了表面积,巴西骨舌鱼的鱼鳔上面布满了褶皱。利用这巨大的表面积,巴西骨舌鱼把鱼鳔变成了潜水氧气瓶。它们的呼吸是靠嗦腮帮子实现的,这叫口咽泵。利用鱼鳔,巴西骨舌鱼可以脱水生存30分钟。与此同时,巴西骨舌鱼的鱼鳃却失去了大部分功能。巴西骨舌鱼是在长大的过程中逐渐失去用鱼鳃呼吸的能力的。从图片中大家可以看到,巴西骨舌鱼小时候的鱼鳃坑坑洼洼的,表面积挺大,但是长大后鱼鳃就变成棒槌了。
你可能想说,就算鱼鳃没大用,留着也不碍事啊,为什么要逐渐棒槌化?是这样的,鱼鳃是通过扩散作用从水中获取氧气的,因为水里溶解的氧气比鱼体内多。但是反过来,鱼体内的钠离子和氯离子等电解质水平也比淡水高。如果鱼鳃太“漏风”,鱼可能就会失去体内的电解质。研究者们猜测,巴西骨舌鱼鱼鳃的变化可能是为了防止电解质通过鱼鳃的流失。
实际上,一些鱼的鱼鳃在身体不需要太多氧气时也会变厚,减少电解质的流失,在氧气消耗量增加时鱼鳃又会变薄,比如金鱼。但是像巴西骨舌鱼这样不可逆的变化却是非常罕见的。虽然巴西骨舌鱼的鱼鳔已经约等于肺,但它们的鱼鳃依旧具有去除二氧化碳的作用,因此还是无法完全离开水生活。而因为鱼鳔基本代替了鱼鳃,而鱼鳃也无法被完全抛弃,巴西骨舌鱼就有了一个致命硬伤:血槽太短。
如果巴西骨舌鱼15分钟不浮到水面给“氧气瓶”换气,就会让自己生生憋死,但它们又无法完全脱水生存。巴西骨舌鱼的这种生理设定就是所谓的空血金装吧。又因为巴西骨舌鱼必须要浮到水面换气,这种本来无敌的技能在人类到来后就变成了bug。人类善于利用巴西骨舌鱼换气的时间窗口进行捕杀。人类为什么要捕杀巴西骨舌鱼?对你没猜错,巴西骨舌鱼的肉据说很好吃。
早在80年代就有研究者发现,能够忍受缺氧的鱼类的肌细胞直径更大,其中就包括巴西骨舌鱼,所以巴西骨舌鱼的肉会粗一些,更接近畜肉。再加上巴西骨舌鱼没有细刺不会扎嘴,亚马逊当地人历来有捕食巴西骨舌鱼的习俗。不过由于过度捕捞,在20世纪70年代,巴西骨舌鱼在亚马逊流域的大城市附近绝迹。因此1986年,巴西骨舌鱼中的巨骨舌鱼被列入《濒危野生动植物物种国际贸易公约》。
在2001年,巴西颁布法令,禁止在少数特定区域外商业捕捞巴西骨舌鱼。看到这里你可能会觉得奇怪,耐缺氧、皮实长得快,这种鱼应该不难养吧,怎么会没有商业化呢?这主要是因为人工饲养的巴西骨舌鱼难于繁殖,而这可能和它们奇特的育儿方式有关。巴西骨舌鱼是孩奴奶爸。鱼仔还没有出世之前,鱼爸和鱼妈会轮流守护鱼卵。小鱼孵出来大概1个月以后,鱼妈大都屁股一撅跑了,留下鱼爸自己带娃。
鱼爸会带娃3个月,期间不会让小鱼里开自己太远,遇到危险会让小鱼到自己嘴巴里躲避。考虑到巨骨舌鱼一般4-5岁就性成熟,寿命不到20年,鱼爸带娃的时间真的不短。鱼爸管孩子可能靠的是自己产的“奶水”。是的,巴西骨舌鱼不论雌雄在繁殖季节都会“产奶”。它们的脑壳上有两个小洞,脑洞里会流出白色的“娃哈哈”。这种“乳汁”和人类的乳汁不一样,但和娃哈哈很相似,没有什么营养,但是孩子爱喝。
2017年,英国斯特灵大学的研究者Lucas S. Torati和同事发现,巨骨舌鱼的“乳汁”是由它们的内耳、眼球和中枢神经系统分泌的,含有催乳素、斯氏降钙素等激素,以及和免疫有关的大量蛋白质。研究者们猜测这种“奶水”有协调亲子关系、加强鱼仔免疫力的作用。鱼仔经常和爸妈碰头,可能就是为了嘬一口爹妈的“脑汁”。阻碍巴西骨舌鱼人工繁育的最大障碍,可能就存在于这口“脑汁”中。
无论如何,尽管有这样一系列的神装、育儿软实力和超长待机历史,巴西骨舌鱼却无法适应人类世,数量低到国际自然保护联盟也无法统计,就快要在地球服务器上挂机。这就是会呼吸的痛了。巴西骨舌鱼:又大又硬也会输,关键还得续航足。