新⻄兰⼤堡礁岛附近的⼤海深处,⼀条鲨⻥慢慢靠近它选中的猎物——那是⼀只形似鳗⻥的⽣物,但没有眼睛,似乎对凶猛的捕⻝者毫⽆防备。鲨⻥游到合适的位置,抓准时机⼀⼝咬了下去。假如咬到的是寻常猎物,鲨⻥或许已经迎来了美好的⽤餐时间。但很显然,它咬住猎物之后⽴刻就松了⼝,好像身体不适,摇着头往远处游去。此时,“烫嘴”的猎物也重获⾃由。这种动物叫做盲鳗(Myxinidae),名字⾥有个“鳗”字,但并不是鳗⻥。
它最特别的技能,⼤概就是遭遇袭击的时候,可以在0.4秒内释放出⼤量黏液,充满捕⻝者的嘴和鳃,让对⽅难以呼吸。这样⼀来,鲨⻥就算再舍不得,也只能把猎物放⽣。没找到⻝物倒也罢了,鲨⻥还可能因为窒息⽽丢掉性命。捕⻝盲鳗或许是它⼀⽣中最错误的决定,但后悔也来不及了。不光是鲨⻥,许多企图吃掉盲鳗的⻥类都⽆法得逞,它们⽤鳃呼吸,就有被黏液窒息的⻛险。毕竟,盲鳗不⽤半秒,就能让黏液扩张到原本体积的上万倍。
不少科学家想要知道,这极富杀伤⼒的黏液攻击究竟是怎样实现的。后来,研究者们渐渐发现,触发攻击的并不是盲鳗⾃⼰,⽽是周围的⽔。⼀只盲鳗身上,⼤约有100个黏液腺(slime gland)负责释放黏液。起初,它们分泌的黏液可能不到5毫升,连⼩⼩的⼀个茶匙都盛不满。但在受到攻击的0.4秒过后,⼏毫升的黏液就可以变成满满⼀桶史莱姆,⽐原来的体积扩⼤了约10000倍。
2017年,⼀辆卡⻋载着13箱共数千只盲鳗,在美国俄勒冈州的⾼速公路上发⽣了事故。有新闻报道说,当时卡⻋司机为避开施⼯区⽽猛踩刹⻋,结果⼀箱盲鳗⻜出,撞上了对向驶来的⼀辆⼩轿⻋,⼜导致4辆⻋相撞,⼀位司机轻伤(和⼤部分盲鳗死亡)。许多盲鳗和黏液洒在路上,随后的⼏⼩时交通状况⼀⽚混乱,相关部⻔不得不⽤推⼟机和⾼压⽔枪来清理现场。当⽣存遇到压⼒时,盲鳗会产⽣⼤量的黏液,⼈们对这个现象可能并不陌⽣。
不过对盲鳗来说,“压⼒”究竟是指怎样⼀种状况,⼜为什么能让黏液急剧扩张?回答这个问题之前,我们先要知道盲鳗制造的是怎样的黏液。这种可以迅速变⼤⼀万倍来打击敌⼈的黏液中,除了⽔和黏液素等常规成分之外,还有⼀种⼗分关键的要素——纤维。这些纤维是由盲鳗黏液腺⾥的端丝细胞(gland thread cell)制造的,⼜细⼜⻓。平时,这些细丝成捆存在,就像⼀团⼀团精⼼缠好的纱线。
⽽⼀旦盲鳗被捕⻝者攻击,或者感觉到周遭的威胁,线团会在毫秒级的时间⾥解散开来。当然,⽆事发⽣的时候,线团们也会悄悄地松动,只是速度要慢许多。线团⻜速崩解的过程,很可能就是盲鳗黏液猛然扩张的秘诀。那么,当盲鳗遇险时,应该是出现了某种形式的外⼒,把不计其数的线团拉开,帮助史莱姆瞬间变⼤。
威斯康星⼤学⻨迪逊分校的数学教授让-吕克·蒂弗(Jean-Luc Thiffeault)说,曾经有科学家试过把盲鳗的线团放进盐⽔⾥,在没有外⼒的情况下,等⼀个线团松开需要数⼩时。但当⼈们开始在⽔⾥不停地搅拌,线团松动的进程明显加快了。
蒂弗教授相信,就是这波搅拌操作触发了盲鳗的技能,但还要⽤数学模型来验证——看⽔中涌起波澜时,线团受到的⼒是否⾜以让它⽴刻解捆,换句话说,如果仅靠这⼀种原理,盲鳗能否在短时间内释放出巨⼤的史莱姆。
但在开始建模之前,蒂弗教授的两位研究伙伴,伊利诺伊⼤学⾹槟分校(UIUC)机械⼯程系的兰迪·埃沃尔特(Randy Ewoldt)教授和他的学⽣⾼拉夫·乔杜⾥(Gaurav Chaudhary),要⽤显微镜观察⼀个线团解捆的过程。在此基础上搭建数学模型,可能会更得⼼应⼿。
通常来说,哪怕⼀卷纤维缠绕得再紧密再有序,它也会有个散漫的线头。只要⽤⼒拉动线头,就很容易破坏线团。于是,乔杜⾥和埃沃尔特做了⼀项⼩实验。他们从⼤⻄洋盲鳗身上取下⼀个线团,并(利⽤线团和底物之间微弱的作⽤⼒)把它固定在⼀处。然后,科学家⽤⼀根注射器的尖端,黏住线团末端松散的线头。当注射器朝远⽅移动,线头会跟着它⾛,随之拽出更多的纤维,让线团逐渐散开。
⼀开始飘在外⾯的那⼀⼩段纤维,和被它解放出来的下⼀段纤维,就是科学家建模时关注的焦点。蒂弗教授说,这跟胶带差不多:我们⽤胶带的时候,得先找到它的末端在哪,然后⽤指甲抠开,但如果胶带末端已经“放⻜⾃我”,就可以直接开撕了。纤维作为盲鳗黏液的⼀部分,被黏乎乎的流体围绕着。当周遭的⽔被搅乱的时候,那些黏性流体会给在外游荡的线头提供拉⼒,从线团⾥扯出更多的纤维,就像我们⼿撕胶带⼀样。
与此同时,正在瓦解的线团也会制造阻⼒,阻挠纤维离开⾃⼰。那么,这两股⼒量⼀定要⾜够悬殊,才能让线团顺利解散,释放出巨⼤的史莱姆。科学家说,两股⼒的⽐值要达到⼀个临界点。他们根据数学模型得出的结论是,当盲鳗在平静的⽔⾥⾃由活动时,这个临界点很难达到;想触发爆炸性的黏液技能,还是需要盲鳗被什么东⻄困住,⽐如有鲨⻥咬它⼀⼝(或者遇上⻋祸)。不过,蒂弗教授⼤概也意识到,盲鳗未必懂得计算⼒的⼤⼩。
他还补充了⼏句:“⽣物学不⽤那么精确的。实际情况会很混乱,可能⼀个线头被抓住⼜跑了⼜被抓。不过,只要⾜够多的线团都发⽣这样的事情,⼤史莱姆基本上就有了。”看到这⾥,机智的你或许会产⽣疑问:迅速变⼤的黏液如此好⽤,盲鳗⾃⼰就不会被伤害吗?盲鳗的黏液,是极度柔软的材料,就连果冻的硬度都⽐它⾼出10000-100000倍。
它的主要成分是⽔,假如⼈类只⽤⾁眼观察,未必能看出⽔⾥有史莱姆,有时要把⼿伸进去再捞上来,才发现拎起了⼀⼤⽚像⿐涕⼀样的东⻄。这样的黏液,很适合钻进各种狭⼩的孔隙,堵住⼀些⻥类的鳃⾃然也不在话下。问题就在于,打击敌⼈的同时,盲鳗⾃⼰要如何从⼤型史莱姆的魔掌之中全身⽽退?答案很巧妙:它们利⽤⾃⼰灵活的带状身躯打⼀个结,再从中丝滑地穿过,如此便可轻松脱身,避免落得窒息的窘境。
2016年,⼀组来⾃瑞⼠的科学家研究了其中的原理。盲鳗的黏液是⾮⽜顿流体,流动性(或黏性)会随着受⼒的不同⽽改变,有时会更像固体,有时会更像液体。如果受到拉伸的⼒,盲鳗黏液的黏性会增强;⽽如果受到剪切⼒,黏液的各层流动的速度不⼀,黏性就会下降。盲鳗给身体打结,就是在剪切黏液,降低它的黏性,给⾃⼰制造逃脱的机会。
不过,就算能摆脱黏液的控制,被鲨⻥咬过⼀⼝的盲鳗还能活下来吗?事实证明它可以,⽽科学家认为它们得以幸存的关键在于,盲鳗的身体⾮常松散,就像穿了⼀件很⼤的睡⾐,⾥⾯空间充⾜,⽪肤与肌⾁的连接也很少。如果被鲨⻥咬了某⼀处,它只要搬到“⼤睡⾐”⾥的其余空间,就⼜能继续⽣存了。