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 深海有光Epub+Pdf+Mobi+Txt+Azw3 下载在线阅读

豆瓣评分:9.0

内容简介

   在地球上,照亮生命的自然光几乎都来自两个源头:太阳与生物发光。在永无阳光的海洋深处,无数奇异的生物在黑暗中创造着生命的光芒。

   关于深海,我们的了解甚至不及火星。这个被错误描述为“亘古黑暗”的世界,时时刻刻都有“灯光秀”上演。甲藻、珊瑚、水母、磷虾……还有被误传为“北海巨妖”的大王乌贼,都在用光的语言编织生命的戏码。

   伊迪丝·威德从小就梦想成为海洋生物学家,一次意外导致的短暂性失明经历让她对光产生了特殊的情感。在那之后的50多年来,她越发着迷于海洋深处闪现的神秘光芒,一次又一次回到深海,只为解开生物发光的谜团。

   在阳光照射不到的深海,光意味着什么?在没有庇护的黑暗里,生物如何逃避天敌、吸引伴侣?那些我们闻所未闻的海洋生物,如何借着光的语言生存?

   科学探索是艰难却奇幻的冒险,动人的发现和惊人的奇迹,往往就在冲破界限后闪现。

作者简介

   [美]伊迪丝·威德(Edith Widder),美国加州大学圣巴巴拉分校神经生物学博士,海洋学家,海洋生物学家,海洋研究与保护协会(ORCA)联合创始人,麦克阿瑟“天才”奖获得者。

   威德结合实验室研究和创新技术,致力于发现、观察深海发光生物,探索生物发光现象的意义。她多次参与设计、改进潜水装备和工具,利用自己设计的隐形摄像机等设备初步实现了对海洋环境的无干扰观察。2012年,威德更是利用自己研发的技术,拍摄到了自然栖息状态下大王乌贼的珍贵影像,引发了公众对深海生物的兴趣。

   威德致力于通过开发创新技术来科学地保护水生生态系统、维持生物多样性。为此,她也投身科普事业,多次参与纪录片拍摄,先后三次在TED演讲中分享自己多年深海探索的经验及成果。

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第三章初次闪光

那天晚上,我回到家中与大卫分享了工作面试的惊喜结果,而后在刚买的《美国百科全书》(Encyclopedia Americana)里检索“生物发光”一词。词条很短,内容不到半页,将“生物发光”简单定义为“生物体产生的化学光”。而对于光具体如何产生,书中几乎没有解释,只说它可以表现为稳定光或闪烁光,原理涉及某种酶和酶底物,且不同物种中起作用的化学物质并不相同。陆地上的发光生物包括广为人知的萤火虫和不太有名的蠕虫、真菌等,此处配了一幅散发绿光的钟形菌图片。此外,书中还提及了以发光诱饵吸引猎物的深海鱼,以及喷射发光分泌物的乌贼与甲壳动物,就像章鱼释放墨水团抵御捕食者。此外还提到了一些微小发光体,包括细菌及鞭毛藻,也就是我在比阿兹烧瓶中所看到的。在词条的末尾处,我注意到了词条作者的姓名:比阿特丽斯·M. 斯威尼。

没过多久我意识到,比阿特丽斯·斯威尼和吉姆·凯斯都是生物发光领域的泰斗。比阿兹通过观察温度与光线对发光鞭毛藻生物钟的影响,在昼夜节律方面取得了开创性进展;凯斯则聚焦于萤火虫的神经生理控制系统。他们之所以将纺锤梨甲藻[1]选为生物发光研究的理想模式生物,主要受益于罗杰·埃克特(Roger Eckert)不久前做出的开创性工作。这位科学家成功将电极嵌入了一种截然不同的发光鞭毛藻中,其学名同样优美:夜光藻(Noctiluca scintillans),意为“闪烁的夜光”。在鞭毛藻内部植入微电极听起来很难实现,但我确信这是可行的。至少对于鞭毛藻中体积最大的夜光藻,并不是没有办法。

***

鞭毛藻是单细胞生物,但这不代表它们很简单。事实上,它们呈现出惊人的多样性与特殊性。鞭毛藻遍布海洋、淡水水域、入海口等众多生物栖息地,但其中约 85%生于海洋。有些鞭毛藻能在雪地与海冰中求存,另一些品种则寄生在甲壳动物与鱼类身上,或是成为珊瑚的内共生体,为其宿主提供生存所需的能量与绚丽的色彩。不知出于什么原因,鞭毛藻单个细胞中的DNA数量远超人类,有时甚至可达人类细胞的 100 倍。

某些鞭毛藻会产生毒素,大量的藻类甚至会将水染红,形成人们常说的“赤潮”。如果这种毒素在贝类、鱼类体内积聚后被人类食用,可能会导致麻痹性贝毒(paralytic shellfish poisoning,PSP)、神经性贝毒(neurotoxic shellfish poisoning,NSP)、腹泻性贝毒(diarrhetic shellfish poisoning,DSP)或雪卡毒(ciguatera)暴发。事实上,每年因低等鞭毛藻而不幸身亡的人类数量是被鲨鱼攻击致死数的 10 倍。[2]

鞭毛藻种类繁多,有时甚至很难想象它们之间竟有亲缘关系:从 20 微米到 2 000 微米不等,有的圆润光滑无甲,有的则披甲带刺[3],同时附有两根挥动的鞭毛(起推动作用的鞭状附加物)。后者正是最常见的双鞭甲藻(又称“甲藻”),其名称“dinoflagellates”就是由此而来:希腊语“dinos”意为旋转,而拉丁语“flagellum”指代小鞭子。也正因这一推导逻辑,比阿兹这样的正统派坚称该词的正确发音应为“DEE-no”而非“DYE no”,从而和恐龙(dinosaur)等词区分开。恐龙的“dino”来自希腊语“deinos”,意为可怕;“sauros”则是蜥蜴的意思。凯斯博士则不为所动,照旧念作“DYE-no”,我被迫根据不同听众转变发音,他们都在面前时,我要么含混发音,要么干脆不提这个词。

部分鞭毛藻因发光而增添了一份神秘感,它们被称为“海洋闪光”(sea sparkle)。水华带来令人叹为观止的水下灯光秀,哪怕最轻微的触动与翻搅都会刺激它们发光,带来晕散的光与冰冷蓝火的旋涡。查尔斯·达尔文曾生动描述在乌拉圭海岸附近航行时在“贝格尔号”(又译“小猎犬号”)甲板上看到水华的情景:

在一个漆黑的夜晚,拉普拉塔港以南的海面奇观乍现。微风拂过,白日里海面上的每一片“浮沫”如今都闪烁着暗淡的光芒。轮船驶过,掀起两道液态磷巨浪,船尾跟着长长的乳白色列车。目光所及之处,每个波浪的顶端都闪闪发光,晦暗的苍穹下,青灰色闪光将遥远的天际线照亮。

这一现象远比我们认识到的更加普遍,但不幸的是,在鞭毛藻水华最易产生的海岸线,船只与人类聚居地的人工照明常将生物发光现象掩盖。因此,当今时代的水手们少有机会与生命之光诗意邂逅,往往仅在船头(上厕所时)偶然撞见,那里的海水尚未被船体拨开。结果是,许多上厕所晕船严重的水手由于忘记开灯,会误将生物发光当作一种宗教体验,正可谓“抱着巨大的白色马桶吐得七荤八素,仿佛在与上帝通电话”。[4]

水华就像在一杯水中挤入千百万个细胞,基本无法预测,往往在营养物质注入后出现,例如可随着降雨径流发生。而在某些特殊水域,大量发光鞭毛藻长年滋生,故被称为“生物发光海湾”。维系如此惊人的藻类密度,需要某些因素的特殊组合,其中包括热带气候、狭窄的水湾、周边茂密的红树林,以及足以拖延鞭毛藻在海湾停留时间的盛行风。这些神秘海域自然成了旅游胜地,但大批量游客的到访亦对海湾造成了损害。光污染、化学防晒品、摩托艇[5]、沿海工程开发,以及来自建筑工地、道路和停车场的污染径流都为海湾带来了负面影响。

早期航海家们都知道鞭毛藻发光现象,但是并不清楚背后的原因。亚里士多德(前 384—前 322)将这种夜间扰动海洋时出现的光芒描述得近似闪电。大约两千年后,本杰明·富兰克林(1706—1790)也将二者联系起来,认为大海是闪电的源头。据他观察,大海的光亮可能产生于水盐摩擦产生的电火花。但作为一名优秀的科学家,他很快开始质疑这个想法,因为实验表明,若将闪光的海水装入瓶中,第一次晃动时海水样本会产生光亮,但随着时间的推移,这种能力会消失。他还发现,在淡水中加入盐并不能创造光。基于此,他表示:“我第一次对此前的假设产生怀疑,海水中的发光现象肯定来自其他不同的原理。”马萨诸塞州州长詹姆斯·鲍登(1726—1790)写给富兰克林的一封信让他更相信这一观念。鲍登是一位敏锐的自然观察者,他在信中提到,海水中的光亮在滤布过滤后即被清除,因此“之前提到的亮光很可能是由大量漂浮于海面的小动物造成的”。富兰克林对此表示赞同,并因此放弃了闪电来自海洋的最初设想。

鞭毛藻并非动物,却也不是植物,而是属于“原生生物”(protist,不是真正动物、植物或真菌的真核生物,包括变形虫、草履虫和藻类)这一大组别,其中多为单细胞生物。在所有已知鞭毛藻中,一半表现得像植物,从光合作用中获取能量;另一半则如动物那样通过吞噬其他生物获取能量。夜光藻类似动物,纺锤梨甲藻则更像植物。我论文的一部分研究重点就在于确认二者发光能力的异同。

非科学界人士往往对这类研究感到困惑,不明白它的重要性。若要回答这个问题,首先需要明确基础科学与应用科学之间的区别。应用科学解决具体问题,比如如何预防脊髓灰质炎、如何治疗癌症,或者如何研制更大的炸弹。而基础科学所回答的问题由好奇心驱动,比如:一种生物是如何发光的?对于后者而言,研究者不会预设具体应用场景,驱动他们的仅仅是人类探寻事物运作原理的根本欲望。历史上许多伟大的科学发现都来自基础科学,所有应用科学也都建立在基础科学之上。

在我着手进行研究时,鞭毛藻发光现象背后的萤光素与萤光素酶尚未被查明,唯一可知的是,光芒来自被称为“闪烁体”(scintillon)的细胞器(细胞内的膜结合结构)。鞭毛藻在受到撞击时,其闪烁体会产生光亮。但问题在于,这是如何做到的呢?

每种生命都有其应对环境变化的手段,而引发这种改变的器官、细胞或系统被称为“效应器系统”(effector system)。当你心不在焉地掀开几分钟前刚从超过 200℃的烤箱里取出来的浅锅锅盖,却忘记戴隔热手套时,你会在尖叫怒骂前完成一系列动作。事实上,你会在大脑认识到疼痛之前就将手抽走。要做到这一点,感觉神经元需检测到潜在的破坏性刺激,并将神经冲动传达至脊髓,再由中间神经元(relay neuron)将信号传递给运动神经元(motor neuron)。运动神经元会将神经冲动送回效应器——在这个例子里就是肌肉,肌肉收缩,于是你把手甩开。在分子层面,肌肉细胞收缩是两种大分子相互啮合的结果,它们是肌动蛋白(actin)和肌球蛋白(myosin)。在大多数效应器系统中,这些大分子处于准备状态,待极小的带电粒子“离子”(ion)触发。

发光鞭毛藻的光芒来自另一种效应器系统——机械刺激(例如撞击细胞)启动一个电信号,而该信号以某种方式触动闪烁体发光。正如退缩反射保护我们不被热锅烫手那样,这是一种无须主动努力即可发生的反应,但不同之处在于,鞭毛藻发光的全过程都在同一个细胞之内。

其生命的搏动与闪光皆有赖于易兴奋的膜。我们的活动能力、思想与存在都归功于细胞传输电信号的能力,但这与电子领域中的电传输截然不同:后者得名于其所传输的“电子”,而细胞中的电信号是离子跨膜流动的结果。

典型神经元具有一个纤长的突起,名为“轴突”(axon)。眨眼间,钠离子与钾离子的相继开合便沿着轴突扩散开来。听起来速度极快,但与电信号相比只能算龟速。不过,从进化的角度来看,生物的速度只要足以躲避捕食者即可。举例而言,蟑螂巨大神经纤维的传导速度为每秒 10 米,[6]只有电流通过 12 号电线的速度的两千八百万分之一,但足以使其躲开人类踩向它们的鞋底。

纺锤梨甲藻没有轴突却有可兴奋膜,我想研究其电兴奋与闪光之间的联系。为此,我首先要想办法标记自己的领地。

***

我们的专题实验室占地面积很大,包括生物二楼一层的 3/4,位于可以俯瞰大海的峭壁。主实验室中的房间狭窄密集,功能设置各不相同,用以记录神经束或单个神经元的电活动。房间里塞满奇妙的“玩具”:示波器、放大器、高压电源、光电倍增管……如同科技的天堂。困难只有一个——作为实验室最底层的新成员,我能够使用的设备与空间极为有限。12 位实验室伙伴都非常友好,为我提供了许多帮助,除了在设备——实验室最主要的“流通货币”方面。他们都在设备上标记了姓名缩写,还贴上了“摸者必死”的警示语。

吉姆·凯斯先后培养出许多优秀的研究生,科学生涯成绩斐然。他将其归功于所谓的“善意忽视法”。比起大多数实验室,他的学生拥有更大的设备自主权。我们如同被扔进水池深处,要么下沉,要么挣扎着向上游。进入实验室的第一天,他随口建议我可以先与琳达共用一套设备。琳达是一名研究萤火虫生物发光现象电生理学的研究生。

她拥有我记录实验所需的全部设备,但共享设备就如同和别人共用一辆汽车,两人调整座椅和反光镜的角度并不相同。可以想见,琳达对这个安排也不太满意,但她待我还算客气——只要完美避开她的日程安排,每次将放大器与示波器的各项设置复原至她习惯的位置,显微操作器放归原处,椅子调回她习惯的高度,再将显微镜的焦距按她的喜好设置好,我们就能相安无事。

时间规划是最大的挑战,因为纺锤梨甲藻的发光时机由不得我决定。它只在夜晚闪光。幸运的是,我也不必天天上夜班,可以将培养物放置在黑白倒转的孵化器中,让细胞误将白天当成黑夜从而发光。这样更利于我工作。然而如果在研究阶段将其暴露在强光下,生物发光现象就会停止,因此我被迫在红光下进行所有显微镜操作。如此一来,鞭毛藻闪光的确不易消失,但我也没那么容易看清操作。

再有,我很难测量出稳定一致的闪光。它们变化多端,我在测试膜的兴奋性时第一次遇到这个问题。当时我被人叫出实验室,回来后施加的第一个刺激触发了与此前截然不同的闪光。这道光的亮度过强,甚至导致放大器饱和。这或许可以理解为纺锤梨甲藻从此前的疲劳中恢复,但提升的不仅是整体亮度,还有速度——启动更迅速,持续时间更短,在一定时间内产生了更多的光。这实在让人意想不到,我甚至开始怀疑光测量系统出了问题,但将它放置于显微镜下观察后,事实明了无误:这次闪光确实是个加强版。

我开始思考,如果将细胞在黑夜模式中放置一段时间而不予刺激,它会产生怎样的闪光?那时我尚不知道,这一主题将贯穿我的整个生物发光研究生涯——如何在自身观察行为不影响实验结果的前提下,观察生物体的发光能力。

若要以恰当方式进行测试,我需要一个黑暗的房间,任何人不得进入或开灯。幸运的是,实验室当时正在重整,主实验室附近腾出了一个小房间,我需要做的只是找到合理的进出方式,防止光线泄入。我和大卫找到一个施工的好时机,大部分人都去外地开会,整个周末实验室几乎没人。我们以实木为框架、黑色结实塑料板为墙面,在门内修建了一个不透光的前厅。多亏大卫高超的设计建造能力,我们创造了一个实验室建筑奇迹——关闭大门后,我可以通过推拉内侧的滑动门进出,防止光线入内。

为了再加一道保险,防止光子“不经批准擅自入内”,我在滑动门上挂了一块黑色的遮光板,并依照我的身高切割。我身高1.57 米,听到过一些矮子专属的玩笑,专题实验室的同事也常常开些善意的玩笑,于是这次我在门上挂了一个牌子,写着:你们这些弯腰才能进来的人也太高了。我不知道这一番抢占领地的行为会得到凯斯怎样的回应,内心有些忐忑。当我周一来上班,发现他早已来到实验室并在我的牌子上标了一个大大的“A+”时,才彻底放下心来。

如果说弗吉尼亚·伍尔芙对私人房间的赞颂是为给写作留出空间与时间,那么我则是为以自己的方式从事科学研究而创造空间与时间。那自由的感觉让人沉迷。我可以和我的鞭毛藻坐在黑暗中,面对面观察它们的发光情况。当我第一次在确保细胞此前未经刺激的情况下成功记录了一系列闪光时,兴奋之情难以抑制。

从来没有人观测过此类现象,而它又是那样奇妙怪异。面对一系列刺激,第一次闪光远比后续几次亮上 10 至 15 倍。为探清其根本原因,我需要直观观测细胞内部的运作方式。虽然我可以通过显微镜看到许多东西,但闪光只在一瞬间,需要慢动作回放,仔细分析。为此,我需要一个价格极高的高分辨率影像增强器。

我的研究经费来自凯斯从海军研究署获得的一笔微薄拨款。当时,海军研究署会为有关领域的基础科学项目提供资助,生物发光研究是其战略布局的一部分。第一次世界大战中,曾有一艘德国潜艇并非被声音探测装置发现,而是触发了海水中的发光生物体,使艇身轮廓清晰浮现。在反潜战的生死游戏中,生物发光现象对于猫鼠双方都至关重要。

为深入了解该现象,海军研究署长期资助凯斯的萤火虫研究,而我的鞭毛藻发光项目更是引起了他们的关注。毋庸置疑,凯斯发起这项研究时必定考虑过这层关系。于是在下一轮资助周期开始后,我将阶段成果与新设备购买需求(包括那台高端影像增强器)上报,成功得到了批准。

从暗室到观察鞭毛藻所需的一切设备均已备齐,我终于得以开展研究。在实验室中,我仿佛打开了一间微观世界的珍品阁,它绝非被黑暗封尘、了无生机,而是被灿烂的繁星照亮,揭示出细胞内部变幻无穷的运作逻辑。

我看到,第一次闪光与其后闪光之间的差异,源于闪烁体微闪光的聚集效应。初次闪光之所以如此明亮快速,是因为大量闪烁体被同步激活,而随后的闪光中它们并不同步。仿佛一片闪闪发光的星场,其中微闪光的数量会逐渐增加至一个峰值,随后缓慢回落,个别闪烁体则在一轮闪光中不止一次发光。

我对触发闪光的电活动也有了更深的了解。在大多数动物的神经元中,动作电位(action potential)是由钠离子流入细胞膜内启动的,但在纺锤梨甲藻中发挥作用的是氢离子。欲触发动作电位,只需撞击细胞使膜扭曲。我还发现,引发闪光的动作电位在白天与夜晚阶段都存在,只是白天不会发光。

发光机制的关闭伴随着细胞内部的重新布局。白日里,闪烁体会离开细胞外缘,转移至细胞核附近的中心部位,而不透明的叶绿体(产生光合作用的细胞器)向外移出,如同收集光线的太阳能电池板一般在细胞表面铺开,最大限度地捕获日光。而当黑夜降临,叶绿体就会聚集在细胞核周围,闪烁体则分布在细胞表面,利于发光。每到日出日落时分,细胞核周围的区域如同科幻电影里的太空港,细胞器繁忙穿梭,混乱而有序。

这些细胞没有大脑,更无双眼,也不会游泳,它们只是在水中漂浮。究竟是什么让这样的单细胞生物演化出如此复杂的控制机制与奇妙的发光模式?

鞭毛藻发光的目的深不可测,我们一度认为,它只是其他某种细胞功能的副产品。但显然,发光现象只在光线可见的夜间发生,这一定是有其用意的。

1972 年,通过一项设计精良的实验,我们认识到生物发光很可能起到了防御作用。该实验利用鞭毛藻的昼夜节律,证明桡足亚纲生物(copepod)这种常见的鞭毛藻捕食者,捕食夜间发光细胞的概率较小。那么,生物发光为何能阻止桡足亚纲生物进食呢?

大多数桡足亚纲生物都是通过摄食水流捕食,它们拍打着画笔形状的附器制造水流,将浮游植物(phytoplankton)吸至嘴边。但桡足亚纲生物并非不加区分地吸入所有食物,而是操纵摄食水流,区分可接受与不可接受的食物。

由此可以得出这样一种假设:闪光被视为毒性警告,使桡足亚纲生物敬而远之。许多发光的鞭毛藻确实有毒,因此捕食者需要辨别出毒性。如果每次都需通过啃咬猎物加以确认,只会两败俱伤——猎物受伤或死亡,捕食者生病或死亡。如果猎物将其毒性表现出来,使捕食者得以从远方识别,对双方都有好处。黑脉金斑蝶鲜艳的橙黑色翅膀就是以此方式向鸟类显示它们的毒性,这是一个非常清晰的视觉信号,强势宣示:别吃我,否则你会后悔的!或许鞭毛藻的闪光也传达出同样的信息。

另外一个假设是,发光鞭毛藻的闪烁功能类似于防盗警报。汽车报警系统的蜂鸣喇叭与闪光灯可以暴露盗贼,迫使其逃跑或被捕,而鞭毛藻的闪光可能会使桡足亚纲生物失去黑暗的保护,被依靠视觉的捕食者(如鱼类)发现并吃掉。

据推测,某些青蛙、鸟类和猴类在面对捕食者时发出的恐惧尖叫,也属于这种防盗警报机制。一只被水鼩鼱吃掉的青蛙发出的尖叫足以吸引鹰的注意,而鹰的攻击可能会让水鼩鼱放过青蛙。“防盗警报”的意义在于,猎物面临死亡的威胁时,会使用声音、光线、气味等一切吸引注意力的手段吸引其捕食者的天敌。这不仅能为猎物争取一个逃跑的机会,还有一个附加的好处——或许能让捕食者永远消失。

我在职业生涯中,大部分时间都用来观察生物发光,试图理解闪光传达的信息。早年对纺锤梨甲藻奇异闪光模式的研究让我认识到,闪光之间是存在差异的,这些差异不容小觑,背后也有其意义。许多与发光鞭毛藻相关的探讨都假设,闪光之于所有鞭毛藻的作用大抵相同,但我不这样认为。大多数发光鞭毛藻与纺锤梨甲藻不同,它们零星的闪光暗淡而短促。这些鞭毛藻大多有毒,也表明闪光正是毒性的警告。这种情况下,黑暗中微弱的一点光便足以构建起捕食者与猎物间的私下对话。暗淡的闪光对双方皆有利,猎物得以保存能量,捕食者也可避免被其他捕食者看见,不必每次看到闪光就停止觅食迅速离开。

与之相比,纺锤梨甲藻第一次闪光的亮度要强一百多倍,因此,绝不会是私下对话。这是一种足以引起捕食者注意的求救信号,并在随后长时段的多次闪烁中维持下去,照亮攻击者,使其暴露在天敌的视野中。面对这样的曝光,捕食者不得不停止进食,游离此处。

大自然往往比我们所理解的要复杂许多,在我们做出简化假设时,比如假定各种鞭毛藻的生物发光之间没有区别,这种复杂性便会带来混乱。多年以来,为验证防盗警报论与毒性警告假说,学界展开了无数次实验,有时会得出相互矛盾的结果。在我看来,实验中鞭毛藻的品种与密度差异可以解释这一问题。

这些实验曾使用一种名为“多边舌甲藻”(Lingulodinium polyedra[7]的鞭毛藻,其闪光较为微弱。奇怪之处在于,虽然桡足亚纲生物在它们夜间发光时拒绝食用,白日里却像小孩贪吃糖果一样狼吞虎咽。换句话说,多边舌甲藻是无毒的,这似乎推翻了毒性警告假说。但我们一定要注意到,自然界充满狡诈欺骗,生物体也会发出虚假信号。许多动物会模仿有毒动物或其他危险生物的外观,利用捕食者的学习性规避行为进行自我保护。珊瑚蛇绚丽的红、黑、黄三色带状图案旨在向鹰与郊狼宣扬其毒性。无毒的王蛇也以类似的带状花纹伪装成珊瑚蛇,[8]骗取捕食者的警惕,而无须耗费毒素合成所需要的能量。

另外,在一些以暗淡发光的有毒鞭毛藻为研究对象的实验中,桡足亚纲捕食者的反应就如同遇到了防盗警报,它们会立即停止进食并离开。但在这些实验中,鞭毛藻的单位密度极高,据我猜测,在面对数量如此众多的鞭毛藻时,即使它们的闪光微弱,桡足亚纲动物也会面临暴露的风险,因此选择逃跑。

毕业多年以后,我有了自己的实验室。在我指导下的两名优秀研究生凯瑟琳·卡西克(Kathleen Cusick)和卡伦·汉利(Karen Hanley)着手研究多边舌甲藻这种光线暗淡的鞭毛藻,我们终于得以证明,在发光与不发光浮游生物的低密度混合物中,桡足亚纲生物会选择性地摄食不发光食物。当发光鞭毛藻数量超过一定阈值,它们就会停止摄食行为离开此处。另一方面我们发现,纺锤梨甲藻这样的高亮度鞭毛藻只需一次闪光就足以引来鱼类捕食者,因此无论细胞密度如何,都发挥着防盗警报的作用。

最近的研究成果表明,桡足亚纲释放的化学信号会导致某些发光鞭毛藻提高光输出,更加展现出相互作用的复杂性。这些化学物质也会刺激某些有毒鞭毛藻生产更多毒素,换句话说,鞭毛藻能够感知捕食者的存在,并相应调整其防御措施。伴随着一次次新发现,海洋闪光的世界变得“越奇越怪”![9]

生物之间存在着错综复杂的联系,若想厘清这些关系,确定不同生物发光信号在实验室环境中所起的作用,可谓处处皆是陷阱。在实验室环境中维持一种生物的健康快乐已经非常困难,要是增加至三种或更多,厘清多营养级(multitrophic)联系,势必会带来更多挑战。

第四章
海中星

当我走到船尾,再次望向那延伸至大海深处的钢缆时,我心中不由一紧。钢缆的末端大约位于水下 800 英尺的深处,我的科学家伙伴何塞·托雷斯(José Torres)正身穿“黄蜂”潜水服在那里悬荡。夕阳西下,我开始担心,或许只能等到第二天才能进行第一次下海深潜。“黄蜂”工作组声称他们会将最好的留到最后,但我没有傻傻地相信,他们只会把最矮的留到最后。

这套潜水服由海上石油产业开发,目的是从石油钻井平台下潜至水下 2 000 英尺的地方,之所以命名为“黄蜂”,是因为其外形仿佛一只巨大的黄色昆虫,头部透明,管状主体呈黄色,金属制成的手臂仿佛米其林的小人儿,而下方并没有用于行走的腿。不过,这套潜水服外部设有助推器,由内部金属板上的脚踏开关控制,可以根据潜水者的身材进行调整。将底部抬起需要时间,因此按照身高顺序,将最矮的人留到最后不是没有道理。但对我来说,这就像圣诞节前那无休止的等待,我越迫切地渴望下水,那一刻的到来也就越显缓慢。

时间回到 3 年前,也就是 1981 年,凯斯博士为实验室争取到一个新“玩具”,那时我们什么都不知道。这个新玩具名叫光学多道分析仪(Optical Multichannel Analyzer,OMA),是当时最敏锐的分光计,用于测量转瞬即逝的微光究竟是什么颜色。从分析仪进入实验室的那一刻起,我就再也离不开它了。

测量颜色的传统方法有两个:棱镜分解光线和使用衍射光栅,这两种方法都能将白光转化为彩虹。棱镜和光栅经过旋转,使得灵敏的光探测器顺次测量整个光谱。这个方法对较稳定的光源十分有效,但很难测量生物发光的短暂闪光。光学多道分析仪以一排 700 个固态探测器取代了单个光电倍增管,这些探测器可以同时而非顺次测量彩虹的不同区域。这是一项了不起的技术突破,为观察生物发光开辟了全新途径。

分光计与人眼不同,不会受到各式各样的光学欺骗,在仪器的观察下,颜色展现出丰富有趣的故事。正如医院黄玫瑰所揭示的那样,大脑并不能准确识别颜色。当光线过暗,我们的红色、绿色、蓝色视锥细胞无法正常工作时,更加敏锐的视杆细胞就将派上用场,只报告光亮,不辨别颜色。尽管如此,大脑可能会据其预期而非实际数据,制造出某种颜色的视觉体验。

即使颜色足够亮,视锥细胞依然会被愚弄。因为在我们的眼睛看来,纯绿色的光与蓝黄混合光并无区别,而各种各样的颜色组合,只要是以同等强度刺激我们的三种视锥细胞,就都会让我们看见白光。海洋中的颜色携带着许多重要信息,包括动物如何被看到(或不被看到),以及它们的发光能力可能进化出了怎样的沟通能力。光谱中暗藏着特定颜色的相关作用,也可以提供与制造光亮的化学物质有关的线索。只要想办法取得深海发光生物,光学多道分析仪就能通过测量其生物发光光谱,带来激动人心的新发现。

机会说来就来。吉姆·凯斯的实验室附近就是吉姆·奇尔德雷斯(Jim Childress)的实验室,奇尔德雷斯是研究深海动物新陈代谢的先驱者,他有一套从深海中带出活体动物的新方法。人们普遍以为,深海生物被带至海面后会因巨大的压力变化而死,但事实上,温度的差异危害更大。海洋总体积中的 90%是寒冷的深海水,平均温度在 0℃至约 2.8℃之间。若用渔网捕捉深海动物,使其通过温暖的表层水域,那么这一路上它们基本就被“煮熟”了,不死也是濒死。压力变化对这类动物的伤害反而较小,因为它们没有气囊那样的充气空间,气体体积也就不会发生爆炸性变化。奇尔德雷斯以渔网捕捉动物,将其引至设计好的隔热装置中,以保证动物存活。

普通渔网的末端往往只有一个网眼袋,名为“网囊”[1],用以容纳捕获物。奇尔德雷斯用一个大口径的PVC(聚氯乙烯)管代替了这个袋子,内部也设有保留捕获物的网袋,管子两端的球阀会在深海关闭,将其密封于冷水之中。这样一来,动物被带至水面时依然可以存活,如果在船上仍能低温保存,奇尔德雷斯及其研究生团队就能够争取到足够时间进行关键的新陈代谢测量。凯斯推测,我们也能在这段时间里研究它们的生物发光现象。

因此,我在 1982 年随“贝莱罗四号”科考船踏上第一次海洋探险,船身长 110 英尺,约等于一又四分之三个保龄球道,并不是很长。船上有 11 名科学家和 7 名船员,还有一只猫,舰桥、餐厅、实验室以及所有睡眠舱都集中在一个保龄球道的长度中,余下的部分则是扇形尾,或者说后甲板。干实验室[2]设置在船舱最深处,需将所有设备沿着陡峭的梯子搬下来,妥善绑好,才能保证遭遇风浪时不会四处飞散。餐厅极小,食物也糟糕透顶,4个人挤在一间霉迹斑斑的舱室里。在船舱中睡觉的机会很少,也很不舒适,我所在的上铺斜穿过船的主轴,每当船侧向翻转,我就被带着上下滑动。波涛汹涌时,床脚下舷窗渗入的海水会将床垫濡湿。我们 9 个研究员共用一只水管简陋的花洒,懂行的会排在第三到第五个洗,正是热水供应稳定的时段。厕所的冲水效果极差,除了纯液体,至少都要冲上四五次,我曾亲眼看到一位研究生同学怒气冲冲地夺门而出,赤手抓着一坨大便,顺手扔到船的一边。这时他看到我,咕哝道:“该死的漂浮物!”

海洋探险确实不是人人都能做的,但我喜欢,这就是我从小梦寐以求的潇洒冒险。凌晨 2 点,船舱里传来一声“起网了”,我们争先恐后地爬出被窝,穿上防御装备,各自在甲板上开始自己的任务,在液压A型架与拖动吊绳的绞盘上工作,将装有 5加仑[3]海水的塑料桶从冷却器搬至拖网桶边备好。每个人的工作都非常重要,我们彼此依赖,相互照应。当重物网出现在横梁上滑过甲板,如果有谁没能注意,很可能身受重伤。短暂的高压时期过后,网囊会被放置在一个巨大的金属水箱上,球阀开启,我们的报偿便从中涌出。

夜间捕捞过程中,拖网桶中亮着条条蓝光,它们是闪烁的浮游生物、发光的磷虾,以及受伤后仍不时跳动的水母。将拖网桶运进湿实验室后,大家纷纷围上前去,赤手伸进冰冷的水中,捞出一只又一只海洋动物。我捞到的是一只仓鼠大小的鲜红海虾,[4]它长着纤长的红色触须,精雕细琢的甲壳上附着雅致的弯刺,腿呈羽毛状。当我将其从水中捞出时,虾嘴两侧的孔口喷射出耀眼的宝蓝色光束。光在我手掌中汇集,溢出指缝流回桶中,在那里继续照射。我们还在拖网桶中发现了拥有发光器官的灯笼鱼(lanternfish),仿佛身侧嵌着闪闪珠宝。还有一种身形似斧的斧头鱼(hatchetfish),尾巴犹如斧柄,银色的身体则是利刃,两排发光器官从斧刃底部穿过,看起来像银色的指甲上长着紫红色的月牙。

除了这些比较常见的物种,每一次捕捞都能收获特别的惊喜。比如黑丝绒质感的巨口鱼(dragonfish),身形细长,像一只下巴上挂着鞭子形发光鱼饵的鳗鱼。还有那哥特风格的墨黑色幽灵蛸(vampire squid),八条腕上布满肉质尖刺,通过皮肤网络相互连接,两只巨大的眼睛就在腕底部,鳍根处还有两个巨大的可开合发光器官,仿佛另一对眼睛。我们甚至捞到了一种绿鹦鲷,每只眼睛下方有一个红色发光器官,其后附着一只较小的蓝色发光器官。

事实证明,生物发光可谓五彩缤纷,赤、橙、黄、绿、蓝、紫应有尽有。蓝色是海洋的主色调,这可以从视觉交流效果角度得到解释。水下世界看起来蔚蓝一片,因为那是水中传播距离最远的颜色,其他颜色都在不同程度上被分散、吸收,并逐渐消失。如果潜伴在水下穿戴着红色装备,我们会发现红光的渗透力极弱。在空气中,红色速比涛(Speedo)泳衣之所以呈现为红色,是因为它吸收了红光以外所有颜色的光,我们的肉眼接收到泳衣反射的红光。然而海洋深处缺少红色的光子,泳衣在吸收光线后显为黑色。[5]

这简直不可思议:事物竟呈现为其所拒绝的颜色,也就是不吸收的颜色。叶绿素呈现为绿色是因为它吸收了红色与蓝色,从中获取的能量用以进行光合作用,而无用的绿色,也就是被舍弃的光子,则反射至我们眼中。人眼接收的大部分视觉信息都是被拒绝的光子,也就是反射光。生物发光则是例外,它向外发射光子。太多发光生物产生蓝光,也就说明了为何许多深海动物是红色的:在只有蓝光的环境中,红色就相当于黑色,红色色素会吸收蓝色光子,捕食者的眼睛不会收到任何光反射。

阳光经海水的过滤呈现为蓝色,而大多数海洋生物散发的也是蓝光,所以大多数深海动物已进化出只看得到蓝光的眼睛。绿鹦鲷有些与众不同,它既能看到蓝光,也能捕捉到红光,相当于自带红外线瞄准镜。绿鹦鲷的常规猎物中有一种红色的虾,红色光线帮助绿鹦鲷揭穿猎物的保护色,让它拥有了发现猎物并悄然突袭的超能力。红虾在蓝光下拥有完美的漆黑伪装,但在红光的照射下,它犹如灯塔一般明亮。这种不同寻常的绿鹦鲷还有一项潜在优势,即它可以使用红光通过私密波段与未来的伴侣近距离交流,而不必担心引来视觉捕食者。在此之前,我曾大量阅读有关这些动物的文章,见过福尔马林中保存的标本照片,以及描绘其自然状态的铅笔画。

尽管已从数据中得知,拖网中捕获的大部分动物都具有生物发光能力,但第一次亲眼看到数量众多的奇特生物、各式各样的发光手段,我仍深受震撼。

每次捕捞,我都能见识到书中所述的各式生物发光功能。有的借光寻找食物,或以光为饵,或在黑暗中准确定位猎物;有的将光芒作为吸引配偶的标识,不同物种与性别拥有其专属的发光器官与闪光模式;还有些海洋生物采取发光防御策略,向水中喷射光束分散捕食者的注意力,或是尾部发出强光,使追捕者一时目眩——灯笼鱼便是如此。许多海洋捕食者通过搜寻水中的暗色轮廓捕捉猎物,因此,几乎所有小鱼小虾和乌贼的腹部都会发光,从而遮掩自身的行迹。在海洋中,这种伪装方式几乎与陆地上的环境伪装色一样普遍。

我曾从拖网桶中捞出一条毒蛇鱼(saber-toothed viperfish),正如其名,它的下颌长着狰狞凶恶的弯曲獠牙,这排牙齿长而尖利,若是合在嘴中,只怕会刺穿大脑。因此在毒蛇鱼闭嘴时,牙齿会滑入上唇的沟槽中,直伸到眼睛的上方。这恐怖的配置对于任何一种生物而言都足够有威慑力了,但毒蛇鱼恰还拥有大量发光器官,难以想象究竟起到怎样的作用。优雅的背鳍向前伸展,在它可怕的大嘴前挂着一个发光的诱饵,显然是用来“钓鱼”的。鱼腹部两排突出的发光器官自然是为了伪装,不致落入上层捕食者的眼中。眼睛下方的闪光或许是为了帮忙觅食,也可能有助于吸引配偶,但口内的发光器官又是什么呢?究竟是吸引猎物的另一种手段,还是为了照亮那长长的獠牙营造威胁?更为古怪的,是那些镶嵌在背部、腹部与鳍部黏膜层的微小发光器——一旦发起光来,毒蛇鱼的轮廓必将暴露,这又是为了什么?防御?性交?难不成是跳舞?

拖网捕捞还有一个意外收获:超乎寻常的巨型鱼(anglerfish)。大多数深海鱼个头很小,否则无法适应食物匮乏的环境。斧头鱼不过银圆大小,灯笼鱼还没有一把小刀大,即使恐怖骇人的毒蛇鱼也不到 1 英尺长。人们一旦获悉那面目可憎的鱼不过李子大小,甚至是李子核大小时,这凶恶的感受难免大打折扣。但我们捕获的这条鱼竟有茄子那么大,还是一个大茄子。和大多数同类一样,它也拥有一张长满刺针状利齿的巨口,以及名为“饵球”(esca)的发光诱饵。这饵球就像出自苏斯博士(Dr. Seuss)之手,由一根上唇伸出的粗短“钓竿”组成,顶端是郁金香形的发光器官,饰以两束长长的半透明线状物。如此复杂的结构是为了引诱猎物还是吸引配偶?二者皆有可能。某些诱饵似乎在模仿小型猎物,另一些则外表华丽炫目,学界认为它们可以帮助雄鱼识别同物种雌鱼。

雄性鱼的体形比雌鱼小得多,它们没有饵球,也没有咀嚼食物的牙齿。大多数雄性鱼生存的唯一途径就是“傍富婆”。空茫的深海无边无垠,它们必须想办法寻找潜在的伴侣,无论依靠视觉还是嗅觉。觅得伴侣后,雄鱼将在雌鱼的胁腹印上一个永恒的吻,从此与雌鱼的肉身长在一起。雌鱼的血液将流进雄鱼的身体为其提供养料,雄鱼则以精子为报。相伴终生的承诺听起来十分浪漫,但事实却并非如此甜蜜。雄鱼不过是个吸血鬼兼精子袋,而相貌丑陋的雌鱼体重是它的 50 倍。[6]

雌鱼的脾气很怪,我把一只雌鱼放入水缸,试图从正面将它的丑恶相貌完整捕捉,结果被它恶劣的脾性耍得团团转。我手持一支长柄画笔,偶尔在它身后轻点一下,好让它转过身来。每次碰到它,无论多么轻柔,它都会猛地扭过身向接触点咬来。我猜雄鱼也会面临同样的攻击,因此在向雌鱼接近并附着时,或许要极为谨慎。[7]

此次出海考察结束后,我一度难以适应陆地生活。我不太清楚为什么,肯定不是因为怀念那破旧的管道、糟糕的食物以及日复一日的睡眠不足。最终我意识到,自己念念不忘的是大海上的兴奋刺激与同伴情谊。我仍处在肾上腺素的刺激之下,对世界的感知变得失常。校园里往来的学生看起来那样陌生,与船上那紧紧团结在一起的小组成员完全不同,也没有人为我们捕捞行动解释的秘密世界投来关注,这些都让我沮丧。人们怎么可以不知道,只需在近海的水域一跃而下,就能进入一个奇特的生物世界,身边的动物生来拥有头灯、尾灯、腹灯、口灯、钓饵和喷灯嘴?这些发现难道不该登上头版新闻吗?那脾气恶劣的深海垂钓者还是一个未经发现的新物种!这怎么能不上头条呢?我简直无法理解,世上大多数人竟对这般奇迹一无所知。

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很多人说,读博就像骑着一辆自行车,穿越沙漠,不眠不休,还有黑袍人烧你的头发分散注意力……但我没有这种体验。读博的 5 年里,我很快乐。毫无疑问,那是我一生中最美好的科研时光。因此在 1982 年毕业时,面对绝佳的工作机会,本该奔赴大好前程的我却很难感到兴奋。

通过答辩几个月后,我从阳光明媚的圣巴巴拉飞往阴郁寒冷的威斯康星州麦迪逊,[8]面试一个博士后职位,该实验室的科学家们处在可兴奋膜研究的前沿。我顺利得到了这个职位,虽然面试中表现得十分热情,但远离大海让我落寞沮丧。我的心属于船,分离只会带来痛苦。雅克·库斯托(Jacques Cousteau)曾说:“一旦大海施展魔力,你将永远留在它的奇迹之网里。”我被大海的魅力俘获了。但在离开大海之前,我还有一次科考计划可以期待,这次科考将运用激动人心的新型深海探索方法。

当时加州大学圣巴巴拉分校的副研究员布鲁斯·罗比森(Bruce Robison)长期出海研究中层水域生物,经历了诸多我此前经历过的事情。在某个命中注定的日子,他和吉姆·奇尔德雷斯走过校园,看到一个免费提供甜甜圈和咖啡的广告,那是某海洋工程研讨会的告示。他们决定过去看看。除了咖啡和甜食的款待,他们还观看了一部关于“黄蜂”潜水服的影片,结束后一同探讨了其中的工程作用。罗比森(朋友们称呼他“罗比”)想知道这项技术如何应用于科学研究。渔网取样有其局限性,他希望更加直接地进入中层水域,这片地球上尚未经过探索的遥远疆域。

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20 世纪 30 年代初,第一部载人潜水设备带着科学家下潜深海,纽约动物学会(New York Zoological Society)科学家威廉·毕比(William Beebe)与工程师奥蒂斯·巴顿(Otis Barton)搭乘巴顿设计的钢制球形潜水器,在百慕大附近进行了 35 次深潜(最深达 3 028 英尺)。5 400 磅重的球体载着两名乘员悬挂在钢缆上,靠蒸汽动力绞车在水中升降,毕比则透过 6 英寸的舷窗向外观察,观察结果后来以一系列文章的形式刊载于《国家地理》杂志,并收录于一本名为《半英里之下》(Half Mile Down)的书中。

毕比在讲故事方面天赋极佳,他的文字为我们打开了一个陌生世界的大门。他不仅激励了爱德华·威尔逊、蕾切尔·卡森、简·古道尔、西尔维娅·厄尔等未来探险家与环保主义者,还为生态学领域做出了开创性贡献,倡导置身动物的原始栖息地对其进行研究。

经过那些突破极限的潜水尝试,潜水器技术得到了许多发展,但设计的重点多在于探索海底,以便于地质学家收集岩石,生物学家寻找深海珊瑚等不会逃跑的动物。大部分海洋探索者认为中层水域一片荒芜,必须越至底部才能发现有趣的东西。尽管渔网取样与毕比的观察结果表明并非如此,但人们普遍不接受这个事实,罗比希望采用“黄蜂”探索中层水域的想法也遇到了一定阻力。项目资金很难筹集,但他的不懈努力于 1982 年的秋天得到了回报。

那是一次真正的开拓性工作,我也将参与其中,尽管只是做个辅助。我被邀请随队测量中层水域动物的生物发光光谱,特别是他们身穿“黄蜂”潜水服捕获的纤巧深海水母。

有幸参与这项工作令人兴奋不已,但我未能接受潜水服训练,只能通过其他人的口头描述满足好奇心。他们的主要工作是在“黄蜂”的灯光下观察、捕捉动物,但只要一有机会,我就会戴上耳机,让潜水员关掉灯,向我描述眼前的情况。他们的“科学反馈”大多是:“哦,哇!这也太帅了!”我恳求他们说得更具体一点,但效果欠佳,往往只能知道那里有许多光,却也没有亮到可以用“黄蜂”上的摄像机拍到。想要观察清楚,只能亲自下水,为此,我的内心颇为煎熬。罗比对我的苦闷表示同情,告诉我他们正在计划第二次“黄蜂”考察,如果愿意,我可以接受潜水训练,在两年后的 1984 年亲自下水看看。

这个提议非同小可,放弃博士后职位而选择一条少有人走的路——其实是还没有人走的路——多少有些疯狂,一旦做出这个选择,我将再无退路。然而,那是自出院以来,我第一次义无反顾,只为探清海下究竟有什么,风险和后果都已抛到九霄云外。

***

于是,两年后我又回到这里。吉姆·凯斯聘我为博士后,让我得以继续使用光学多道分析仪。两年间,我曾带着它参与四次大型拖网考察,两次在加利福尼亚,一次在夏威夷,还有一次在非洲西北海岸。观察并了解神秘海洋动物发光能力的工作让我热情澎湃,时光悄然而逝。而如今,我如同飞速运转的陀螺骤然停歇,焦虑不安地等待着第一次深潜。

本章的开头部分写的是我们出海的第一天,目标是让我们五个接受过潜水培训的人获得进入深海的经验,那是教学培训的最后一课。与其说是一次技术检验,不如说是心理测试:怀尼米港(Port Hueneme)15 英尺深的训练用水箱还能照得进阳光,与真正的海洋深处相差甚远。我们将被包裹在不合身的金属护具里,潜入水下数百英尺的黑暗严寒之中。若谁有幽闭恐惧症,“黄蜂”项目的海洋工程团队需要尽早掌握情况。

“黄蜂”潜水服为海洋工程公司所有并运营。查理·桑德斯特伦(Charlie Sandstrom),一位饱经风霜的老水手,有多年船舶和油田工作经验,代表该公司负责这项奇怪的小型科考工作。他团队中的其他成员也都是具有潜水、水下打捞和石油钻井经验的年轻人,任务是确保“黄蜂”正常工作,保护好我们这些科学家。科学家的任务则是测试潜水服作为海洋探索工具的价值。

我们大多生活在陆地上,与真正的水下世界并无接触。但是,地球表面只有 29%是陆地,其余部分皆由水覆盖。海洋学家们常常用这些数据提醒地球人研究海洋的必要性,有时也会强调,人类对大洋底部的测绘水平甚至赶不上月球背面。但即使这样的对比差异也没有说到重点,只考虑了二维层面。从三维现实来看,即使把最高的树木与地下数英尺都包含在内,陆地生存空间也薄得可怜,与海洋占据地球 99.5%生存空间的惊人体积相比,陆地微不足道。更何况,海洋绝不是空虚无物,那是一片富有生命的水域。但由于探索工具的局限性,我们对这个地球上最大的生态系统所知甚少,心怀偏见。

这么多年来,我们竟然主要通过拖网捕捞了解中层水域的生物,你还能说出几个科学领域仍在使用几千年前的技术收集数据?海洋生物学界有一条公理:渔网只能捕获那些行动迟缓、智力低下且贪婪的生物。有些动物游得太慢而没能逃脱,有些没把逼近的渔网当作威胁,有些则是捕食者,冲进网中想要吃一顿“便宜午餐”,却没能成功脱困。不知还有多少迅捷狡猾的海洋生物是我们无法使用原始手段捕获的。除了这些“漏网之鱼”,还有许多被渔网撕碎的脆弱胶状物。直到我们深入它们的世界直接观察未知,才知道那些拖网桶里的胶状物,是来自无数被破坏至面目全非的半透明生命体。

我对中层水域生命的有限认知均来自渔网捕捞的生物,在拖网桶中观测,就像是考察古文明遗址中的残骸,试图想象那个时代人们的日常生活。如今,我已不愿停留在想象。我将亲自目视这一切——只要何塞不在下面瞎逛荡。

就在我以为圣诞节不会到来的时候,突然听到液压系统嘎吱作响,电缆被拉起。罗比与我一同来到船尾,看着“黄蜂”的绞车卷起 2/3 英尺厚的钢加固缆绳。该缆绳在船与潜水服之间输送电力与信息,被称为“脐带”(umbilical)或“拴绳”(tether),连接着潜水服顶端用以观测的透明丙烯酸半球的后上部。

一位始终站在扇形尾后负责观察的船员在看到海面下约 60英尺处“黄蜂”顶部的那一刻,转向绞车控制台上的查理,两根手指指了指自己的眼睛,表示“看到了”。绞车停止运作,两名戴着水肺的潜水员从漂浮在船尾的补给船向后翻出来,游至“黄蜂”身边系上两根绳缆,确保这套重达两千磅的潜水服不会在链尾末端摆动,出水后不会猛撞上船的后部。

潜水员离开后,我们听到绞车再次启动,潜水服渐渐浮出水面,观察窗口与扇形尾持平,何塞向我们微笑。显然,他已通过了心理测试。“黄蜂”降到甲板的金属架上,何塞立刻被从潜水服的束缚中解放出来,他爬出来大喊:“这可太棒了!”

罗比等人围上去想要听听细节,我则开始做潜水前准备。虽然我也很想听听何塞的故事,但我不仅急于亲自下水看看,还承担着团队中唯一女性也是最年轻成员的使命——我需要证明自己可以胜任,也绝不想让查理等太久而惹火他。

外部检查完成,“黄蜂”底部也提升至适合我身高的位置,我便被允许入内。我沿着何塞出来的路径爬上梯子,坐在丙烯酸半球覆着的胶合板上,将腿伸进潜水服的颈部,然后转身朝前,双手放在脖颈下方的金属臂上,以手与脚趾支撑全部体重。我钻进潜水服,贴边滑下,直至碰到地板。

我谨慎而迅速地完成各项内部检查:大声读出表压,测试助推器,确认所有紧急安全装备完整且功能正常。此前,我们已在训练中完整演练过应急程序,对所有设备可能造成的生命威胁有了明确认知,但此刻,我已全身心投入此次冒险之中。没有回头路。

是时候下潜了。我竖起大拇指,一名船员将观察窗口摇起来锁好,将我封在里面。舱门关闭的瞬间,科考船上一刻不停的发动机噪声被隔绝在外,取而代之的是换气扇的呼呼声。潜水过程中,我始终在正常大气压下呼吸,也就是说,尽管降至深处,我也无须吸入特殊混合气体,不会面临氮麻醉和减压病的危险,事后不必减压。氧气瓶将氧气缓慢注入,而排气扇则通过一种吸收材料从潜水服中抽出空气,依靠化学手段提取我呼出的二氧化碳。外部压力已超过每平方英寸数百磅,但压力舱仍能将内部的压力维持在接近一个大气压,这就是“黄蜂”作为常压潜水服(atmospheric diving suit,ADS)的优越之处。

绞车将潜水服从支撑架上吊起来时,我感到潜水服剧烈前后摇晃。A型架起重机旋转而出,将我带到船后,绞车放线时,我注意到船尾用黑色大写字母写着它的名字与注册港口:汤姆森号——西雅图。这艘船本在华盛顿大学外,此次行动征用它在圣巴巴拉附近海峡群岛与大陆之间的海域航行。岛屿可阻挡部分恶劣天气的影响,海峡水域的深度一般不到 2 000 英尺,因此我们认为,就算意外情况致使潜水服从“脐带”脱落,也不至于沉入其极限工作深度以下。我的初潜计划不过水下 800 英尺,距底部还远。但对于一个水肺潜水时从未超过 90 英尺深的人来说,这已经是深渊了。

“黄蜂”浸入水中时,我抬头望见罗比在船后低头注视着我。随着海水在透明穹顶上方聚拢闭合,罗比也从视野中消失。我按照训练时的步骤检查观察窗口附近是否出现泄漏,确认没有后,从通信线路告知查理:“密封完好。”降至 30 英尺处时,查理刹住绞车,强制我再检查一次仪表读数,并测试应急水下通信系统。一切正常后,他才松开缆绳,重新启动绞车,继续下降。

我从金属袖筒里抽出手臂,靠在潜水服的前侧,倚着小臂休息。“黄蜂”的关节式臂杆是液压辅助的,乍一听仿佛拥有了机甲的超能力,但对我而言,“黄蜂”的机械臂简直是个装饰品。为通过潜水服考试,我练了一整年举重。在训练用蓄水池中,我要学会用机械臂安装一个钩环,除此之外它毫无用处,还会随着水压升高变得僵硬、移动能力降低。教练告诉我们,只有不断弯曲活动才能使其保持工作状态,但这又有什么必要呢?海洋工程公司员工在石油钻井平台工作时,需要操纵扳手、转动阀门,但我们没有这个需求。我们潜水的主要目的是观察,随身携带的各项科学仪器均已经电子化设计,在潜水服内设开关控制。我任由机械臂闲置僵化。

当我将注意力投向视窗外的景色时,紧绷的神经渐渐放松,没有出现幽闭恐惧的症状。与男性潜水者相比,我的活动空间更为充裕。我将头放在透明观察球的正中,感到与四周的海水完全融为一体,注意力始终被外面的世界吸引。氧气与二氧化碳含量已被抛诸脑后,温度也尚未带来困扰,我全身心地沉浸在所见所闻之中,试图将一切充分吸收。

过去水肺潜水时,我的注意力往往聚焦于水下的地形:外露岩块、海草草甸、海带林、珊瑚礁与其间的动植物。但此刻我却被一片截然不同的栖息地吸引:水,遍布四面八方。中层水域没有可供栖居的稳定表面,生物按梯度分布,光线、颜色、温度、盐度、压力和氧气,都随着我的下潜而变化。根据压力表上的读数,“黄蜂”每下降 33 英尺,压力怪兽的魔掌就会多施加一个大气压。幸运的是,保护壳中的我对此毫无察觉,但我能感知到上方阳光的色泽与强度发生了改变。

最初越过海平面的分界时,阳光的色彩骤然改变,从多种颜色瞬间转变为蓝绿为主。我曾在水肺潜水过程中熟知此事,但此时的下降速度绝非水肺潜水可比。为防止耳膜破裂,潜水员会预先平衡耳压[9],延长下潜时间。视线中的海蓝色过渡为灰调的钴蓝色,光线强度也相应变化,测光表显示,这一变化甚至比颜色更加剧烈,光线随着深度的增加而成倍减弱。

以最清澈的海水为例,每下潜 250 英尺阳光约减至 1/10 ;而我身处的海水并不澄净,阳光经水中颗粒物和已分解有机物的吸收和辐射,削减得更快。奇怪的是,我所看到的并非如此,人眼是对数而非线性传感器,这正是它的伟大之处,让我们得以拥有庞大的动态视力范围,既看得到正午的灿烂阳光,又能在森林深处捕捉到最微弱的星光。为此,人眼进化出压缩测量尺寸的特殊能力,对大脑欺瞒谎报,将削弱至 1/10 的光强度仅仅报告为减半。因此,在“黄蜂”的小型泛光灯“史努佩雷特”(Snooperette)照亮周身水域之前,我根本没有意识到光线已大幅减弱。这些灯自下潜伊始便已点亮,但在日光下并不明显。头顶上方仍是一片深蓝,但在史努佩雷特的照射范围内,我面前的海域已变为灰色,下方则趋近于黑色。

我刚刚留意到这些变化,“黄蜂”便下降至某种不明生物层,看起来像是一些小红蟹。蟹?它们不是应该待在海底吗?深度计显示,我刚刚潜至 200 英尺深处,距海底尚远。眼前壮观的蟹群让我百思不得其解,甚至没意识到自己已潜至此前纪录的两倍之深。我身边螃蟹的红色来自史努佩雷特的反射光,相比之下,较远处的螃蟹显为灰色,与身后的灰色光场一致。几百只蟹如同悬浮于水中的无人机部队,从上下左右将“黄蜂”包围,保持一两码[10]的距离。但它们并非像无人机那样消耗能量,只是摊着爪子一动不动地漂浮着,偶尔猛地向后一翻,很快复归于漂浮模式。在此前水肺潜水与拖网捕捞行动中,我从未见过这些生物。它们在此处成群出现,数量如此众多,是正常现象吗?

后来我了解到,这种蟹群并不常见,尽管我们在考察的前几周中常常看到它们。这是一种铠甲虾,俗称“远洋红蟹”(Pleu-roncodes planipes),通常出现于圣迭戈以南的温暖水域,而那年恰逢“厄尔尼诺”,海面温度高于正常水平,因此其活动范围向北部扩展。

继续下潜的过程中,小螃蟹逐渐消失,更多神奇的物种相继出现。我碰到一只太平洋侧腕水母(Pleurobrachia bachei),它有一对奇长无比的触须,上面附着薄薄的八字形毛状侧须,被我笨重的潜水服惊扰后迅速缩身游走。另有管水母目小水母属(Nanomia)生物向下游来,拖着乱七八糟的触须,透明的气胞囊还一鼓一鼓的。这些脆弱的“结构水”表现出惊人的速度与敏捷性,其另外的运动模式也古怪莫测。太平洋侧腕水母拍打着八排桨叶,也就是“栉板”(comb),晃动的波浪将其前后推移,而管水母则以紧密相连的气胞囊抽水,直线移动时气胞囊同步收缩,转弯时则非同步。在更深处,我发现了一条6英寸的银边鱼,头向上垂直悬浮。这是在干什么?我不禁思索:这些动物的行为是否受到了我的影响?

降至 800 英尺深时,查理停止下放“脐带”,叫我读表分散注意力,潜水服像挂耳茶包一样缓慢地上下摆动。对第一次深潜的我而言,“脐带”是抚慰之源,通过声音将我与查理相连,又实实在在地将我与海面上轻摇的母舰相连。它不仅提供能源与通信,还带来一份安心:即使出了可怕事故,也会有人将我拉出深渊。但它同时也限制着我探索的自由。

就在我切断通信的一瞬间,一只巨大的水母冲进我的视野,白色的拱形触须镶嵌在玻璃状的中心圆盘边缘。它迅速离开灯光范围,隐匿于黑暗,我向前踩下启动助推器的脚踏开关,试图追赶,却被“脐带”猛拽回来,仿佛一只拴绳的狗。我还未检查压载舱。

打开一个阀门,我让压缩空气流入压载舱,同时呼叫水面,让查理知悉我的行动。他提醒我注意“脐带”状态。早在培训期间他就明确告诉我们,绝不能不清楚“脐带”的位置。为加强警示,他用图像演示出“脐带”绕至潜水服手臂下方被扯断,使潜水员面临生命威胁的场景。我很清楚这个故事是虚构的,却难免受到触动。缆绳刚刚松动,我便关上阀门重新望向深海。

水母早已不知所终,倒是看见一群硕大而精巧的虾,仿佛在没有尽头的暴风雪中滑雪穿行。这是一种深海樱虾(学名Sergestes similis),长长的触须向前下方伸出,随后陡然弯曲,回到两边的腹肢处,形成它们的“滑板”。那些雪花般的白色絮状物则是海雪,由分解的浮游生物与粪便颗粒组成,从水面沉降而来。成群的樱虾焕发着别样魅力,与拖网中的受损样本截然不同。除了头后方的点点樱桃红,它们通体透明,仿佛由雕花玻璃制成。我真想再多看一眼,可惜时间有限,查理正等着收工吃晚饭。若想看到当初将我引至深海的动物,必须抓紧时间了。

人眼适应黑暗至少需要 20 分钟,我关闭泛光灯迎接过渡期。然而,黑暗并未降临。刹那间,我仿佛置身一片星海,无数发光的微粒将我环绕,如同沙漠中无月夜晚的星空。但这些星星不是静止的,它们一刻不停地旋转,好似一幅凡·高《星空》的三维画。我已忘记呼吸。

我很难专注地看清一颗星,久而久之我发现,它们并非相互分离的光点。仔细观察可以发现,发光体大多像是内部点亮的有机原生质,由 2 至 4 个微型发光球串联组成,外部包裹着轻盈的护套,不禁让人想起“人鱼之泪”的意象。它们的发光节奏缓慢而目的性强,既不突兀也非稳定持续,而是像由变光开关控制那样依次开启。我曾试图计算光亮延续时间,但它们总在光灭前逃离我的视野。

“人鱼之泪”似乎是受“黄蜂”潜水服刺激的产物。船在海面上颠簸摇晃,缆绳另一端的“黄峰”也随之起伏,形成了耀眼的扩散光环。在我的印象里,正是这种运动为周边生物带来压力,使其绽放泪水般的光芒。串串“泪珠”不时碰到潜水服的球罩,当起到固定作用的轻盈护套张开时,发光球会变得更亮,随后护套进一步伸展,光芒便消失不见。在这些“人鱼之泪”中,还混杂着少数微弱而稳定的闪光,好似小团的蓝色发光星云,又似遥远的天体,闪亮 3 秒后熄灭。我惊叹不止,又有些疑惑。

产生光需要能量——巨大的能量。能量是生物的货币,绝不会被轻易挥霍,那这大手大脚的花销又是怎么回事呢?为什么会发光?况且,这显然是大洋中最重要的现象,为什么研究者寥寥?在那个时代,或许就连海洋生物学教科书中也没有生物发光的记载,就算略有提及,也并未加以重视,分量和陆地上的萤火虫相当,不过是生命大舞台上的小角色。但置身海洋生命的舞台,我明确体会到,发光生物绝不是小玩家,而是真正的明星。

这时查理提醒时间到了,我还不敢相信,根本没有意识到时间的流逝。我不愿离开。打开泛光灯望向空茫的深海,我急切地想要知道是谁在发光,又是为了什么。我看到几只樱虾和一只小水母,没有什么美人鱼。灯光下看到的一切,都无法解释这些“泪珠”。还真什么都没有啊,我想。行吧,这的确问题挺大的,可以解释为什么很少有人研究生物发光。

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