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鱟這種生物出現在地球上的時間很早,在4.5億年前的奧陶紀,鱟的祖先就已經誕生,在2億年前的侏羅紀,鱟似乎就停止了進化,維持了現在這個樣子,目前,世界共有美洲鱟、南方鱟、圓尾鱟、三棘鱟(即中國鱟)四個鱟分支。

鱟之所以能夠繁衍不衰,一方面是鱟自身的繁殖能力較強,另一方面因鱟肉的口感較差,而且食用後容易發生機體過敏和中毒性休克等,由於鱟具有的特殊生理毒理性質,

地球上總共發生了五次的生物大大滅絕全部都躲過,也躲過了人類口腹之慾的鱟,沒有想到最後為了拯救人類,而成為了瀕危物種,這和鱟的血液有關。

鱟的血液是罕見的藍色血液。在地球上,血液最常見的顏色是紅色,但是也存在著綠色、透明色、青血等等,這些血液的顏色和體內的運輸氧氣的物質有關,哺乳動物呼吸時,把氧氣吸入肺裡,在肺泡內和血液進行氣體交換,然後,氧氣由血液攜帶進入心臟,經過動脈流向全身,供新陳代謝使用。哺乳動物的血液攜帶氧,是由血液中的鐵作為“運載工具”的。鐵和氧結合後呈紅色,所以血液就呈紅色了。

而透明色血液的生物是因為它們不含血紅蛋白和紅細胞,而昆蟲、甲殼類等節肢動物都不是靠鐵來“運輸”氧,而是用銅,由於含銅的蛋白質結合物是藍色(血藍蛋白),所以它們的血液都是藍色的,在不攜帶氧氣時,呈無色狀態,被氧化後才會呈深藍色。軟體動物中,從蚌到烏賊、章魚,也含有血藍蛋白。

鱟因為至今都保留其古老的樣貌,所以它的血細胞很原始,沒有分工,只有一種變形細胞,但是這種簡單原始的血液,卻具有神奇的功能。

1956年,科學家發現在給鱟注入革蘭氏陰性細菌後,鱟很快就因血液凝固而斃命。後經過不懈地探索,當病菌的毒素接觸到鱟的血液時,激活了鱟血變形細胞中的一種酶,便釋放出一種凝固蛋白,會導致血液迅速凝固,使病菌不能繁殖,隨後,血液就會形成一道屏障,阻止其他細菌入侵。

後來科學家在此基礎上研製出來了鱟試劑(Limulus amoebocyte lysate,LAL),鱟試驗的靈敏度甚高.能檢測出1毫微克/毫升甚至1微微克/毫升的內毒素,而且檢驗速度快,只需輕輕搖晃試管,便可以得知樣品中是否含有內毒素。

在之前,都是通過家兔熱原檢測的方式,因為細菌性熱原能引起恆溫動物體溫異常升高,家兔和人類擁有相似的內毒素表現。

將樣品試劑注射到兔子體內,觀察一定時間內兔子的體溫變化,如果多隻家兔體溫普遍上升,那麼表明注射的樣品內含有內毒素。這種落後的檢測方法無法量化內毒素的含量,同時耗時也長,成本也高,而且對家兔的體重、身體狀況也有要求,鱟試劑很快取代了這種檢測方式。

現在,由鱟血製成的幹品“鱟試劑”很快就被用到了如腦膜炎、霍亂、鼠疫、百日咳、痢疾桿菌、結核桿菌等由細菌引起的疾病的臨床診斷中,因為這些細菌都含有內毒素,都可以用鱟試劑來檢測。

不僅如此,鱟血液中的酶還被宇航員用於檢測外太空環境中的細菌,血藍蛋白正在研製成一種新的抗生素,廣泛用於製藥、臨床以及科研等領域。說鱟保護過我們地球每一個人都不為過。

在鱟試劑的提取中,每隻鱟都將被固定,然後他們使用不鏽鋼針刺入鱟的心包以提取輸往心臟的含氧血。每個消毒瓶大約能收集到100毫升的血液。

鱟血將被放入離心分離機中來分離出阿米巴樣細胞(amoebocyte)。之後,細胞將被破壞,然後釋放出內部的凝固蛋白原(coagulogen),這也是鱟試劑即LAL的基本成分。鱟試劑的價值不菲,大約是每夸脫1.5萬美元(1夸脫約為0.946升),也就是說1升差不多人民幣要10萬以上。

雖然在採集的當天,他們就將鱟放生至離抓捕處,這樣就能保證它們不會很快被再次捕獲。鱟在被放生時這些被放過血的鱟會有5%-20%死亡,其餘存活下來的鱟,血液量會在7天內恢復正常水平,3個月時間內血細胞迴歸正常水平。

但同時它們的繁殖能力將大大減弱,鱟交配的次數會減少,產卵能力也會降低50%,這影響了鱟種群的繁殖延續。

除了鱟試劑之外,人類對於鱟複眼的研究也大大提升了我們的生活,鱟有四眼,一對複眼位於頭胸甲兩側,一對單眼位於頭胸甲前中線。

鱟的複眼由800-1000個小眼組成,每個小眼都是一個獨立的視覺單位。但小眼除具視覺細胞外還有一至兩個特殊的偏心細胞,相鄰小眼間的偏心細胞還以側向分枝(側向神經)相聯絡,外界的全部資訊需經偏心細胞傳入至腦。

著名的生理學家哈特蘭在對鱟進行研究,他們選定鱟的一個小眼作為受試感受器,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強反而減小。這就是說,當一個小眼受光照興奮時,它周圍的小眼反而受到抑制。原來抑制是小眼偏心細胞側向神經發揮作用的結果,人們稱之為“側抑制”。

對鱟視覺系統的研究表明,側抑制網路在資訊預處理中主要功能有以下幾個方面

(1) 可以突出邊緣,增加反差。

(2) 高通濾波器,將很大的輸入變化範圍壓縮到網路本身的動態範圍之內,具有明顯的亮度適應作用;

(3) 可以對影象的細微間斷處進行擬合,具有明顯的聚類作用

簡單來說,這可以有效保證鱟對接受到的視覺資訊進行抽提和加工,從而提高了主觀清晰度。這也是為什麼鱟在海底看清物體。準確捕食或有效避敵的原因。

由於這一發現,哈特蘭獲得了1967年諾貝爾醫學生理獎。根據側抑制原理.工程師們用於電檢視像的傳送中,獲得清晰的影象,凡是與人的感官有關的科學技術(電視、廣播、影象處理等)、模擬人的智力活動的研究領域(如模式識別等),以及近年來發展迅猛的神經網路的研究及應用,都可以考慮並利用這個原理。

儘管鱟對人類幫助這麼大,但是隨著人類對於鱟試劑的需求不斷增加,鱟長到成年又需漫長的8年,這就導致了殺雞取卵的惡果,據統計,美國製藥公司每年都會捕撈大約4.3萬隻鱟,全球各國每年捕撈40萬隻,因為鱟試劑的價值,過度的人為捕撈等現象日益嚴重讓鱟成為了瀕危物種。

除此之外,還有棲息地的破壞,比如陸地的肥料流入大海也會造成紅藻大爆發產生赤潮現象,造成大量的鱟死亡。

以中國為例,根據“美境自然”科學保護團隊資料分析結果顯示,廣西北部灣海域的中國鱟種群數量在近30年間下降了90%以上,中國鱟的數量逐年銳減,命運岌岌可危。

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