深海生物独特的生存机制

    在大洋板块交界处，有许多热液喷口——被岩浆加热的高温海水携带着高浓度硫化氢、重金属等有毒物质，从海底裂隙中喷涌而出。这里的生态环境过于严酷，人们原本以为，这是生命的禁区。但近年来的观测却发现，这里已经形成了独特的深海热液生态系统。其中，就有阿尔文虫。这种微小的蠕虫能在高温、高硫化氢和高重金属的极端环境中繁衍生息并形成高密度群落。

    依托“科学”号深海热液科考航次，中国科学院海洋研究所研究团队深入研究了冲绳海槽热液区的阿尔文科贺氏拟阿尔文虫。

    贺氏拟阿尔文虫是栖息位置最接近热液喷口的生物，能在距喷口不足20厘米、硫化氢浓度极高的区域内成群栖息。元素分析显示，贺氏拟阿尔文虫体内富集了大量无机砷，部分个体的砷含量高达体重的1%。砷是一种强毒性金属，人类暴露后会导致癌症、神经系统疾病等严重健康问题，但贺氏拟阿尔文虫却能在超高浓度砷环境下安然无恙。

    贺氏拟阿尔文虫呈现出罕见的亮黄色体色，其体色来源于表皮细胞中分布的大量黄色颗粒。组织化学与电子显微分析结果显示，这些颗粒实为特殊矿物结构，主要由砷和硫构成，与标准的三硫化二砷完全一致。也就是说，其表皮细胞通过某种机制，在体内形成了雌黄矿物。进一步研究发现，这些颗粒中显著富集了多药耐药转运蛋白（MRP）与血红蛋白。前者是高度保守的砷转运与解毒蛋白，后者则负责结合和运输硫化氢。

    研究团队就此提出，贺氏拟阿尔文虫演化出一种独特的“以毒攻毒”的砷-硫化氢偶联解毒机制。具体而言，贺氏拟阿尔文虫通过摄食含高浓度砷的生物膜获取砷化物，这些砷在MRP蛋白的作用下被转运，并富集到头冠、表皮、鳃丝和消化道等组织的上皮细胞内。同时，硫化氢通过血红蛋白被输送至这些解毒细胞，两种剧毒物质在细胞器内结合，形成不溶性的三硫化二砷矿物，从而被“锁定”并实现解毒。

    这一研究揭示了生物是如何利用两种环境剧毒物质实现自我解毒，并适应了极端生态位的独特机制，不仅为理解生物的适应性演化提供了新视角，也为生物矿化和环境毒理学研究开辟了新方向。

    （《光明日报》9.25 王昊 李超伦）