分享本文至 E-mail 信箱
學術引用格式
MLA
APA
EndNote(.enw)

死了一隻鯨魚之後:心跳停止後誕生的新天地

人死後成為一堆棺材裡的白骨,孝順的話你的子孫或許在清明節想起你,會把你的名字記個一百年,不過你對這個世界的影響大概就只能走那麼遠了。

鯨魚死了以後,全身的養份回歸自然,百年後還能繼續滋養地球上其它的新生命。2015 年的海洋科學年度評論(Annual Reviews of Marine Science) 花了26 頁的篇幅來描述鯨魚死後才發生的奇妙變化。一起來看看。 

腐食者的自助餐廳

當鯨魚的心臟奮力推出最後一盅鮮血,大海的精靈也在那瞬間變成其它生物以搶奪的食物。碩大的身軀在藍色的大海裡緩緩落下,在一陣揚起的沙塵中選擇了未來數百年要停留的地點。生物的組織充滿了其它生物想盡辦法要得到的養份,包括蛋白質、脂肪和核酸等等營養價值高的大分子,這樣一大塊食材從天而降,在這食物完全得靠老天賞賜的海底是件不得了的大事。得到消息的動物從四面八方趕來,從最好的最大塊的肉塊下手,來得晚的就只能選人家剩下的。多毛類、螃蟹都來了。沒下巴可以咬東西的盲鰻群趕來,在屍體間穿梭,在腐爛的肉泥肉屑裡大肆搜括。這場腐肉爭奪戰在數百公尺深的寒冷海床上只能以慢動作進行著,時間可能長達數年。

當肉塊只剩肉屑,主要戰場逐漸轉移到鯨魚的白骨上。鯨魚厚重的骨頭裡裝了滿滿的脂肪,佔總重量的八九成。這些好料被封存在厚重的硬骨質裡面,才能躲過先前腐食動物大軍的搜括。現在這些養份只能從骨頭的裂縫裡慢慢被釋出,不然,就只能期待有某種生物可以像破壞金庫一樣卸除骨頭的保護了。

這時,該是食骨蠕蟲 Osedax上場的時候了。

專門啃白骨的食骨蠕蟲

食骨蠕蟲這一屬(Osedax屬)的生物,最早是 2002 年在美國加州蒙特利灣(Monterey Bay),在2800公尺深的灰鯨遺體上被找到的。這些奇怪的生物常出現在鯨魚屍體留下的骨頭上,身體像個管狀的花瓶,從白骨上向外伸出漂亮的鮮紅色構造,這是牠們的鰓。而在管狀花瓶的基部有根往下鑽進堅硬的骨頭裡,似乎正從骨頭裡擷取別人看得到拿不到的珍貴養份。當研究人員把這長相奇特的生物帶進實驗室裡解剖,卻驚訝地發現這蟲有個驚人的秘密:牠們沒有口,沒有胃、沒有肛門,這種能一點一點啃掉鯨骨的怪物居然沒有消化道!

boneworm3-worms-350

MBARI 的研究中發現鯨魚骨骼上出現的食骨蠕蟲。 照片來源: Monterty

食骨蠕蟲的難題

這神奇的動物沒有口,所以沒有機會靠利齒刺穿硬骨。食骨蠕蟲長出長長的根狀體深入骨頭裡,在分析牠們根狀體組織後,研究人員發現在這裡有兩種產酸的基因大量表現,顯示這個構造具有大量向外分泌酸的能力,用酸來把硬骨溶掉。硬骨質被溶開之後,夾雜在裡面的膠原蛋白和脂肪們就會被釋出,可以被動物利用了。有趣的是,我們身體裡控制骨骼改建的噬骨細胞(osteoclast),也是使用一樣的方法來溶掉不需要的骨頭。

研究人員在解剖根狀體後發現裡面竟然是裝滿共生的細菌。在海底這種不毛之地,海洋無脊椎動物和細菌間的互利共生還不算少見。最著名的例子是在海底熱泉附近的管蟲,一樣是個沒有消化道,卻在身體裡養了一堆細菌房客。管蟲用鮮紅的鰓把海底熱泉噴出來的硫化氫收集送進體內,而體內的細菌房客把硫化氫氧化取得能量,利用這些能量來固碳製造養份,供自己使用,也用來交房租養活管蟲。這些細菌房客的功能重要性,就如同是在這個海底暗黑生態系裡的藻類一般,製造出維持生態系所需要的有機養份。

Osedax_rubiplumus

食骨蠕蟲 Osedax rubiplumus. 照片出處: BMC Biology 7: 74. doi:10.1186/1741-7007-7-74

食骨蠕蟲的細菌房客

回到我們的食骨蠕蟲。牠們的細菌房客們也像藻類一般提供養份,有著支持生態系的光環嗎? 研究人員在 2014 年把食骨蠕蟲根狀體裡的共生細菌小心過濾出來,把基因體序列給解讀完畢。結果他們發現這些細菌是異營性生物,能吸收利用外界的氨基酸和單糖,卻不像管蟲的房客一樣具有固碳製造有機養份的能力。從基因體大小來判斷,研究人員目前認為這些細菌還保有自己在環境裡生存的能力,可能是食骨蠕蟲在小時候從環境裡招募來的房客。可是光從基因體序列來推測房客有什麼本領,我們的確還看不出來這房客對食骨蠕蟲到底有多重要,或許像我們腸道裡的細菌一樣會製造維生素,或許一些主要的代謝已經全權交給細菌處理,這些要等進一步的研究結果才會知道了。

暗黑世界裡的原核能量流轉

當食骨蠕蟲打開了鎖住養份的硬骨,外頭的細菌便快速進入寶庫,開始利用一批一批出土的養份。在先前腐肉爭奪戰中掉落出來的肉屑們散佈在周圍,成為細菌建立殖民地的理想環境。這些細菌拿了這裡的有機養份,在氧氣不足的底泥裡進行發酵產生了氫氣,第二輪細菌用了這些氫氣當能量產生了甲烷,或把用完的電子塞給海水裡的硫酸根,產生了黑色的硫化氫。第三輪的細菌接手把硫化氫當做能源來使用。這些細菌相互合作把鯨骨裡釋出的養份做了最有效率的運用,在原本應該冰冷荒涼的海底,成就了一個複雜而熱鬧的微生物世界,在鯨骨的附近可以看到大片黃色白色的細菌群體。這時,海底的動物發現了這裡長出了大片能吃的微生物,逐漸從四周逼近來收割食物。養份又重新回到動物的體內。在一輪一輪的傳球後,這些養份逐漸在繁茂的的生命現象後耗竭。

每樣東西都有它的用途

食骨蠕蟲在這場養份轉換中扮演重要角色。在小型鯨魚,或者甚至魚類或鳥類的骸骨上,由於溶開硬骨的的困難度較低,常常可以見到比較多的食骨蠕蟲在白骨上努力工作,數年內這堆白骨會逐漸從海床上消失。但是碰上大型鯨魚,溶開硬骨能得到的養份不夠用,這骨架就可能像不具開採價值的礦坑一樣遭到棄置而在往後的數十年或數百內年內都維持原樣。而海洋生物依然充份利用這項資源,像是海葵這樣的動物就可以利用這擋住水流的大骨架來當做基地,讓自己更容易從水流裡撈取有機物碎屑做為食物。2014 年一個英國團隊發表了的研究檢視了一具在倫敦附近出土的侏儸紀時代的魚龍骨骸化石,上面佈滿各種當時附著在上面的無脊椎動物,儼然像是座古早的魚礁。他們仔細檢視了化石上的化學組成,發現這些生物被擋在骨頭外面,沒能成功入侵取得裡面的大量脂肪當養份。一直到被大量泥沙覆蓋之前,這些大動物的白骨還是開放提供給各路好漢使用。

檢視自己走過的生命,一端是剛出生的小娃兒,另一端是終點死亡,心想大概自己已經比較靠近成為白骨的一端了吧。人除了把白骨放在容器裡等清明節被想起,能不能像鯨魚一樣,讓自己的能量再次成為地球的一部份呢?

參考文獻

2017 年泛知識節 早腦人必搶的早鳥優惠開跑啦!

「3 大領域 x 150 場分享、體驗、工作坊 x 200 個意見領袖 x 1000 個參與者」2017 年兩岸三地最大知識饗宴 – “泛・知識節" 早鳥票開賣啦!

由泛科知識旗下 PanSci 科學新聞網、 娛樂重擊 Punchline、PanX 泛科技新聞網聯合超強協力夥伴,邀你在兩天內火拼知識,替自己的大腦做個版本升級。11月 11&12 日到泛.知識節直搗知識核心,挑戰與創造未知 ∞ 種可能!手腳迅速,眼光精準的早腦人如你,還不速速搶下早鳥優惠及獨家周邊商品!(購票還贈 TAAZE 讀冊生活折價卷)

>>早鳥優惠只到 10/27<<

關於作者

慈濟大學生命科學系的教書匠。對肉眼看不見的微米世界特別有興趣,每天都在探聽細菌間的愛恨情仇。希望藉由長時間的發酵,培養出又香又醇的細菌人。