大家知道，亞馬遜河流里有超級兇殘的食人魚。那么在這樣的河流里，其他魚類是否就無法生存了呢？

實(shí)際上，在亞馬遜河里有一種不會被食人魚咬壞，反而會把食人魚咬崩牙的魚，它就是傳奇程度不亞于食人魚的巴西骨舌魚。巴西骨舌魚的家族歷史悠久，全身“神裝”，而且是喜歡帶娃的奶爸，可卻因?yàn)楸仨氁粑諝舛馐芰藴珥斨疄?zāi)。我們今天來聊一聊它的故事。

巴西骨舌魚 圖片來源：smithsonian's national zoo

巴西骨舌魚（Arapaima）來自南美的巴西、秘魯和圭亞那，是世界上最大的淡水魚。它的名字準(zhǔn)確描述了它的外觀。巴西骨舌魚的舌頭梆硬，不能略略略。但是這樣的口條主要是為了配合它們的進(jìn)食習(xí)慣：巴西骨舌魚嘴巴一張，制造低壓區(qū)，然后像吸塵器一樣把魚蝦吸入口中，僵硬的舌頭可以配合口腔把食物壓碎。

巴西骨舌魚也是魚中巨人。巴西骨舌魚中最常見的物種巨骨舌魚（Arapaima gigas）3歲的時候就可以長到1.7米長，成年后魚均2米長，超100千克重，和海豚差不多胖。因?yàn)檫@種水中泰坦的體型，巴西骨舌魚也被當(dāng)?shù)厝朔Q為“亞馬遜的巨人”。

用支配性的巨人體格作為它們的開場白著實(shí)有點(diǎn)委屈它們了，實(shí)際上巴西骨舌魚的技能樹上掛滿了神奇的技能點(diǎn)。

首先，巴西骨舌魚是演化樹上奇特的一支，在現(xiàn)世它們沒有近親，相當(dāng)孤獨(dú)。

巴西骨舌魚和我們平時吃的鯽魚一樣，屬于硬骨魚。硬骨魚分成4大家族，在現(xiàn)世取得巨大成功的是正真骨魚（Euteleost）家族，鯉魚、鱸魚都是這個家族的，這個家族也承包了人類的大部分漁業(yè)。

而巴西骨舌魚所屬的那一支是四大家族里最原始的一脈，而且魚丁稀少。巨骨舌魚只有4-5個物種，就這一只手也數(shù)的過來的數(shù)字，研究者們也不太確定，因?yàn)樗鼈兊臄?shù)量太少了。

實(shí)際上，巴西骨舌魚屬于骨舌總目（Osteoglossomorpha），它們的祖先出現(xiàn)在1.87億年前的侏羅紀(jì)時代。大概在2300萬年前，巴西骨舌魚的角色被演化刷出來了，它也成了地球上最古老的淡水魚之一?；涗涳@示，在后來的2300萬年里，巴西骨舌魚的造型沒什么變化，因此也被稱為“恐龍魚”。

因?yàn)榕c眾不同的血統(tǒng)，巴西骨舌魚有許多其他魚類沒有的特質(zhì)。比如，巴西骨舌魚的血液里有五磷酸肌醇(IPP)這種信號物質(zhì)。要知道，五磷酸肌醇廣泛存在于爬行動物和鳥類的血液中，但是硬骨魚里卻只有它有。

體型和古老并不是巴西骨舌魚最特別之處。它們的舌頭和骨頭一樣硬，魚鱗比骨頭還硬，差不多是魚中鎧巨。但奇怪的是，巴西骨舌魚必須定期呼吸空氣，否則會在水里淹死。

是這樣的，在亞馬遜流域，旱季和雨季不斷交替。在旱季，河水大量蒸發(fā)，魚類的生存空間被壓縮。

在旱季造成的季節(jié)湖里，食人魚(Serrasalminae)是主要的捕食者，而巴西骨舌魚不得不和超過30種食人魚近距離相處。有趣的是，食人魚會吃掉其他的魚類、哺乳動物、鳥類，但是吃不了巴西骨舌魚，這是因?yàn)樗鼈冇心艽虻聂~鱗，皮還賊厚。

巴西骨舌魚的皮膚占體重的10%，非常結(jié)實(shí)耐用，好用到可以制造皮包、鞋子和家具。它們的魚鱗就更強(qiáng)了，能崩掉食人魚的牙。

巴西骨舌魚的鱗片是淡水魚中最大的，長度可達(dá)10厘米。它們的魚鱗分成兩層，外面那一層富含鈣質(zhì)，硬度類似于陶瓷，下面一層是膠原蛋白纖維。內(nèi)柔外剛，這種搭配有點(diǎn)像人類的牙齒。

近年來的研究發(fā)現(xiàn)，它們的魚鱗具有一種布林根結(jié)構(gòu)（Bouligand structure）。一拳能打出.22口徑長步槍彈的力量的皮皮蝦（Stomatopoda）不把自己打崩，靠的也是布林根結(jié)構(gòu)。

巴西骨舌魚鱗片的布林根結(jié)構(gòu)。圖片來源：uscd.edu

布林根結(jié)構(gòu)類似于千層餅。它的好處是，在受到外力的情況下，這個千層餅的每層可以重排，從而把外力“散掉”。

2012年，加州大學(xué)圣迭戈分校的材料學(xué)研究者 Marc Meyers 和同事曾用紅腹食人魚（Pygocentrus natteri）的牙去咬巴西骨舌魚的鱗片，結(jié)果食人魚的牙斷了。

要知道，一條1千克重的食人魚的咬合力為20牛頓。然而，要咬穿巨骨舌魚的鱗片需要1260牛頓的咬合力，食人魚的牙口是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。實(shí)際上，因?yàn)榘臀鞴巧圄~的鱗片太硬，廚師在去鱗時要用上戰(zhàn)錘。

現(xiàn)在，不少研究者正在以巴西骨舌魚的魚鱗為模版制造防彈衣。2018年，中國科大的研究者模仿巴西骨舌魚的鱗片，研發(fā)了一種仿生盔甲材料。這項(xiàng)研究發(fā)表在《國家科學(xué)評論》上。

不過，亞馬遜河流不僅有食人魚，還有比食人魚更可怕的缺氧環(huán)境。由于亞馬遜平原有旱季和雨季，亞馬遜河流也會季節(jié)性地泛濫。旱季來臨時，河水的空間不僅變小，還充滿了腐爛的有機(jī)物，氧氣含量很低。如何在這種臭水溝里呼吸，就成了一個大問題。

為了適應(yīng)定期缺氧的水質(zhì)，巴西骨舌魚被逼出了一種蛇皮技能，那就是呼吸空氣。實(shí)際上，巴西骨舌魚體內(nèi)80%的氧氣是通過呼吸空氣獲得的，只有20%不到來自于水。

巴西骨舌魚能呼吸空氣， 是因?yàn)樗鼈儝仐壛唆~鰓，轉(zhuǎn)用魚鰾呼吸。

它們的魚鰾就是它們用于呼吸氣體的“肺”，被研究者稱為迷器（labyrinth organ）。巴西骨舌魚的魚鰾完全包裹住了腎臟，為腎臟供血的血管要通過腎門靜脈系統(tǒng)，而腎門靜脈系統(tǒng)又和心臟相連，因此魚鰾就能把氧氣傳輸給心臟。

巴西骨舌魚的魚鰾（藍(lán)色）和里面的空氣（黃色）。圖片來源：（DOI）10.3389/fphys.2020.00260

和真人的肺一樣，為了增加了表面積，巴西骨舌魚的魚鰾上面布滿了褶皺。利用這巨大的表面積，巴西骨舌魚把魚鰾變成了潛水氧氣瓶。

它們的呼吸是靠嗦腮幫子實(shí)現(xiàn)的，這叫口咽泵（buccopharyngeal pump）。利用魚鰾，巴西骨舌魚可以脫水生存30分鐘。

與此同時，巴西骨舌魚的魚鰓卻失去了大部分功能。

巴西骨舌魚是在長大的過程中逐漸失去用魚鰓呼吸的能力的。從圖片中大家可以看到，巴西骨舌魚小時候的魚鰓坑坑洼洼的，表面積挺大，但是長大后魚鰓就變成棒槌了。

巨骨舌魚10克大時的魚鰓（上）和1000克時的魚鰓（下）圖片來源：Encyclopedia of Fish Physiology, 2011

你可能想說，就算魚鰓沒大用，留著也不礙事啊，為什么要逐漸棒槌化？

是這樣的，魚鰓是通過擴(kuò)散作用從水中獲取氧氣的，因?yàn)樗锶芙獾难鯕獗若~體內(nèi)多。但是反過來，魚體內(nèi)的鈉離子和氯離子等電解質(zhì)水平也比淡水高。如果魚鰓太“漏風(fēng)”，魚可能就會失去體內(nèi)的電解質(zhì)。

研究者們猜測，巴西骨舌魚魚鰓的變化可能是為了防止電解質(zhì)通過魚鰓的流失。實(shí)際上，一些魚的魚鰓在身體不需要太多氧氣時也會變厚，減少電解質(zhì)的流失，在氧氣消耗量增加時魚鰓又會變薄，比如金魚(Carassius auratus)。但是像巴西骨舌魚這樣不可逆的變化卻是非常罕見的。

雖然巴西骨舌魚的魚鰾已經(jīng)約等于肺，但它們的魚鰓依舊具有去除二氧化碳的作用，因此還是無法完全離開水生活。

而因?yàn)轸~鰾基本代替了魚鰓，而魚鰓也無法被完全拋棄，巴西骨舌魚就有了一個致命硬傷：血槽太短。如果巴西骨舌魚15分鐘不浮到水面給“氧氣瓶”換氣，就會讓自己生生憋死，但它們又無法完全脫水生存。巴西骨舌魚的這種生理設(shè)定就是所謂的空血金裝吧。

又因?yàn)榘臀鞴巧圄~必須要浮到水面換氣，這種本來無敵的技能在人類到來后就變成了bug。人類善于利用巴西骨舌魚換氣的時間窗口進(jìn)行捕殺。

人類為什么要捕殺巴西骨舌魚？

對你沒猜錯，巴西骨舌魚的肉據(jù)說很好吃。早在80年代就有研究者發(fā)現(xiàn)，能夠忍受缺氧的魚類的肌細(xì)胞直徑更大，其中就包括巴西骨舌魚，所以巴西骨舌魚的肉會粗一些，更接近畜肉。再加上巴西骨舌魚沒有細(xì)刺不會扎嘴，亞馬遜當(dāng)?shù)厝藲v來有捕食巴西骨舌魚的習(xí)俗。

不過由于過度捕撈，在20世紀(jì)70年代，巴西骨舌魚在亞馬遜流域的大城市附近絕跡。因此1986年，巴西骨舌魚中的巨骨舌魚被列入《瀕危野生動植物物種國際貿(mào)易公約》(CITES)。在2001年，巴西頒布法令，禁止在少數(shù)特定區(qū)域外商業(yè)捕撈巴西骨舌魚。

無法被研究者一手掌握的巴西骨舌魚。圖片來源：Shedd Aquarium/Carlson Haynes

看到這里你可能會覺得奇怪，耐缺氧、皮實(shí)長得快，這種魚應(yīng)該不難養(yǎng)吧，怎么會沒有商業(yè)化呢？

這主要是因?yàn)槿斯わ曫B(yǎng)的巴西骨舌魚難于繁殖，而這可能和它們奇特的育兒方式有關(guān)。

巴西骨舌魚是孩奴奶爸。魚仔還沒有出世之前，魚爸和魚媽會輪流守護(hù)魚卵。小魚孵出來大概1個月以后，魚媽大都屁股一撅跑了，留下魚爸自己帶娃。

魚爸會帶娃3個月，期間不會讓小魚里開自己太遠(yuǎn)，遇到危險(xiǎn)會讓小魚到自己嘴巴里躲避?？紤]到巨骨舌魚一般4-5歲就性成熟，壽命不到20年，魚爸帶娃的時間真的不短。

魚爸管孩子可能靠的是自己產(chǎn)的“奶水”。

是的，巴西骨舌魚不論雌雄在繁殖季節(jié)都會“產(chǎn)奶”。它們的腦殼上有兩個小洞，腦洞里會流出白色的“娃哈哈”。這種“乳汁”和人類的乳汁不一樣，但和娃哈哈很相似，沒有什么營養(yǎng)，但是孩子愛喝。

2017年，英國斯特靈大學(xué)的研究者 Lucas S. Torati 和同事發(fā)現(xiàn)，巨骨舌魚的“乳汁”是由它們的內(nèi)耳、眼球和中樞神經(jīng)系統(tǒng)分泌的，含有催乳素、斯氏降鈣素等激素，以及和免疫有關(guān)的大量蛋白質(zhì)。

研究者們猜測這種“奶水”有協(xié)調(diào)親子關(guān)系、加強(qiáng)魚仔免疫力的作用。魚仔經(jīng)常和爸媽碰頭，可能就是為了嘬一口爹媽的“腦汁”。阻礙巴西骨舌魚人工繁育的最大障礙，可能就存在于這口“腦汁”中。

無論如何，盡管有這樣一系列的神裝、育兒軟實(shí)力和超長待機(jī)歷史，巴西骨舌魚卻無法適應(yīng)人類世，數(shù)量低到國際自然保護(hù)聯(lián)盟（IUCN）也無法統(tǒng)計(jì)，就快要在地球服務(wù)器上掛機(jī)。這就是會呼吸的痛了。

巴西骨舌魚：又大又硬也會輸，關(guān)鍵還得續(xù)航足。

把科學(xué)帶回家ID：steamforkids

原創(chuàng)文章版權(quán)歸微信公眾號“把科學(xué)帶回家”所有


關(guān)注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回復(fù)【最新活動】，了解近期科普活動
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回復(fù)【研學(xué)營】，了解最新科普研學(xué)營
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】，了解最新團(tuán)體定制活動
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥知識】，學(xué)習(xí)觀鳥相關(guān)科普知識
回復(fù)【博物學(xué)院】，了解更多博物學(xué)院活動詳情