黏液的重要性 - 青年圖摘

利維坦按：

《黑客帝國》（The Matrix）中，當主人公尼奧（Neo）從機器與程序的 " 夢境 " 中醒來，爲了表現他回到了現實世界，他醒來後發現的第一件事就是：現實世界中充滿黏液。

雖然這種黏糊糊的感覺想必沒有人會喜歡（甚至還會感到惡心），但我們仍要追問：黏液的本質是什麽？爲何它在生物界如此普遍？要同時具備流體和固體兩種特性有何意義？

比如我們的鼻腔和鼻窦中總是充滿黏糊糊的黏液，其中是有充分原因的。鼻子的主要功用當然是吸入潔淨空氣，但同時它也必須起到過濾器的作用，将空氣中所有的污染物盡可能過濾掉。我們在日常咳嗽或者流鼻涕的時候，排出體外的黏液實際上是呼吸道排出外界刺激物與病原體的一種正常反應。

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加州莫羅灣（Morro Bay）的天氣美好至極，海岸線風景如畫，野生動物像是直接從迪士尼電影中走出來的一般。海獺在浪花中與幼崽嬉戲，蒼鹭在沙灘上曬太陽，海豹則在陽光下露出它們圓鼓鼓的肚皮。

然而，就在莫羅灣的甯靜之中，潛伏着一隻來自洛夫克拉夫特（H. P. Lovecraft）作品裏的怪物，它就像薩特噩夢中的生物一樣黏糊糊、滑膩膩。沒有比它更像外星生物的東西了。兩顆心髒？頭部長出觸手？四排尖牙？臉上豎着一個微笑？但你會稱它爲微笑嗎？還是稱它爲 " 臉 "？沒錯，它就是盲鳗（Hagfish）。（譯者注：薩特在 1929 年于巴黎高等師範學院學習時曾服用緻幻劑墨司卡林，并在噩夢中看到海洋生物，此後很長一段時間内都經曆螃蟹幻覺。）

武器級的黏液：在受到威脅時，盲鳗（比如這條）可以從它們的皮膚中釋放出分子，使水變成濃稠的黏液，足以塞滿鲨魚的嘴。美國海軍甚至正在試驗使用盲鳗的黏液，以在不動用武力的情況下阻止可疑船隻。© Frank Fennema/Shutterstock

作家和諾貝爾獎得主約翰 · 斯坦貝克（John Steinbeck）很不喜歡這個怪物。他覺得它 " 惡心得很 "、" 讓人作嘔 "，但同時也表示，他的密友、海洋生物學家埃德 · 裏克茨（Ed Ricketts）" 并不這樣覺得，因爲盲鳗的某些功能讓他覺得十分迷人 "。我也覺得它們很迷人。

在受到威脅時，盲鳗可以瞬間将大量的水凝結成稠密的黏液。© Andra Zommers

盲鳗有一些特殊之處，這其中包括它的德語名 "Schleimaal"（黏液鳗）；這個名字容易讓人産生誤會，因爲這種細長的生物并不是鳗，也并非如其英語名所暗示的那樣是真正意義上的魚。實際上，盲鳗和同樣讓人不喜的、寄生性的七鰓鳗原屬同類，它們是今日僅存的原始圓口綱（cyclostomata）動物，這個綱名的意思就是 " 圓形嘴巴 "。

這個名字更适用于七鰓鳗，它們擁有圓盤狀的吸盤口，口中有許多牙齒，使它們能夠附着在魚身上，從魚身側面撕扯魚肉。此前，一項驚人的發現證實了圓口綱動物的獨特演化曆程 [ 1 ] 。該研究首次發現了一具盲鳗化石，它來自 1 億年前，連同黏液痕迹都保存完好，就像是 " 石頭裏的一個噴嚏 "。它突顯了這種生物與七鰓鳗之間的密切關系，并證明它們并不如部分科學家此前推測的那樣，是我們脊椎動物的原始祖先。

七鰓鳗是一種圓口綱的生物。沒有颌，裏面長滿了鋒利的牙齒，這是古代魚祖先所具有的特征之一。鰓在裏面呈袋形的原始狀态，腮穴左右各七個，排列在眼睛後面。© High Country News

不同于七鰓鳗，盲鳗似乎在大多數時候都是無害的，它們生活在深海中，主要以屍體爲食。在陸地上，隻有像我這樣在莫羅灣的街道上尋找魚販批發商的人才能看到它。

桑迪 · 溫斯頓（Sandy Winston）就是這樣一位批發魚販。在這個沉悶的、聖誕節前夕的 12 月下午，他好心讓我進了他的院子。院子裏，數百條盲鳗正在兩個超大的金屬容器裏盤繞扭動，有大水管不斷朝容器裏供水。但容器裏并不一直如此，因爲這些生物會迅速地将液體轉變成粘稠的凝膠狀物質。我眼看着它發生，也親自感受了一下，因爲很快，我就在透明的黏液中四處摸索，試圖用雙手抓住一條盲鳗。

它們比我想象的要難抓，因爲它們從不靜止不動，而是會從我指縫間溜走。不僅如此，黏液也是個難題，它堅韌極了，我可以像提起一張厚而密的織物一樣提起它。它又黏又拉絲，以至于在我的手指之間形成了網，而且黏得我洗也洗不掉。

桑迪的同事貝基（Becky）一言不發地遞給我一塊被黏液漿得發硬的舊抹布，我隻好用它搓下手上的黏液。她金發碧眼，很喜歡笑，跟我一起站在容器旁，也在黏液裏翻找着。她負責看管這些動物，此刻，她正在尋找一條死去的盲鳗。" 我能聞到。" 她說。

爲什麽要取走一條被愛吃腐肉的同類包圍着的死盲鳗呢？" 他們不吃彼此。" 貝基說。

這張盲鳗的特寫與恐怖電影《異形魔怪》（Tremors，1990）海報極爲相似。© BRANDON D. COLE/CORBIS

不過，也沒有多少生物會捕食盲鳗。它的皮膚松垮，因而很難捕捉，而且還有極度黏滑的防禦手段。在受到威脅時，盲鳗會從皮膚中釋放出額外長的分子（平時，這些分子以節省空間的紡錘形儲存，等待被投入使用），這些分子随即迅速爆發，瞬間将大量水分子凝結成稠密的黏液，形成一團令人窒息的凝膠雲，甚至足以塞住鲨魚的嘴。每升盲鳗黏液中有數萬條纖維，它們又長又細，卻堅韌、有彈性，有點像堅固的絲綢或合成纖維。作爲純天然分子，它們或許爲全新的生态紡織面料指明了一條道路。

但還不止如此：美國海軍正在試驗使用軍事實驗室級别的盲鳗黏液，以在不動用武力的情況下攔住可疑的船隻。目前的攔截戰術包括發射塑料繩索，這些繩索通過纏住船隻的螺旋槳發動機使其減速，事後卻很難解開。相較之下，以人工合成的盲鳗黏液爲基礎的武器也許可以在水下膨脹成一團黏液，從而阻住可疑船隻，之後再溶解掉，不留下任何殘留物。

這将是對古希臘和古羅馬描述的神秘黏液狀海洋的現代再現。"2000 多年以來，地理著作中不時地提到一種‘凝固的海洋’，它會阻止到達此處的船隻繼續前進，或是會使航行變得更加艱難，"德國曆史學家理查德 · 亨尼格（Richard Hennig）在 1926 年寫道，" 中世紀的文獻中也曾提到過這種現象，時不時可以讀到‘凝固之海’或是‘不動之海’的故事，被冠以拉丁名‘ Morimarusa ’（死之海）出現。"

在我們的視野之外，誰知道還有多少其他獨特、有用的黏液？如果說盲鳗是動物黏液之王，那麽它的王國就包括了整個自然界——以及其中的每一個物種。生物黏液并非鮮爲人知、偶然才可得見的特殊情形，它們是根本的規則，是生存的必要條件。

在我研究這種迷人物質的這些年裏，我還不曾遇到過沒有黏液的生物，甚至懷疑這樣的 " 極簡主義者 " 是否存在。這并不奇怪，因爲對于幾乎每一個演化學上的問題，自然界都可以在黏液中找到答案。斯坦福大學的馬克 · 丹尼（Mark Denny）在 1989 年的一篇開創性的文章中寫到，無脊椎動物尤爲依賴這種物質來進行運動、交流、繁殖、自衛，甚至是捕食，而水母、栉水母和其他浮遊動物則完全由膠狀的中膠層構成。

生命中無所不包的媒介：對微生物來說，黏液也具有同樣的意義。那麽對于我們這些所謂的高等生物呢？黏液對于我們脊椎動物以及植物也一樣重要。我們也以無數種方式使用黏液，隻是它在我們身上不那麽容易察覺。

這種隐蔽對于陸地生物來說是必要的，因爲含有大量水分的黏液在空氣中會很快幹燥。任何在陸地上大規模使用黏液的生物都會更傾向于将其隐藏在體内，或者像植物一樣隐藏在土壤中，這樣就更容易控制水分的損失。

我們人類唯一公開展示的黏液表面是眼睛。它們被一層薄薄的黏液膜覆蓋，而脂質層保護黏液膜免受脫水。可能正是因爲黏液大多藏于隐秘的性質，長時間以來，我們都沒能注意到它是一種重要且複雜的物質。

那麽，黏液（slime）到底是什麽呢？

它是對未知但緩慢流動的液體、或是讓人悚然的軟固體的默認術語。它是一種兩頭不搭、介于中間的東西，是一種感覺，也是一種對物質的描述，但并不存在某種典型的黏液。根據不同的來源和功能，它隐藏在 " 凝膠 "（gel）、" 生物膜 "（biofilm）、" 粘液 "（mucilage）、" 糖萼 "（glycocalyx）等衆多化名背後，也隐藏在諸如 " 生物土壤結皮 "（biological soil crusts）這樣的生态群落裏，或是像 " 海洋雪 "（marine snow）這樣的現象中。

但如何厘清這些概念之間的差異和共性呢？大多數膠狀物質都被統一歸類爲 " 黏液 "，就連在科學出版物中也是如此，可它們内在的分子生活卻鮮有人去研究——或者說，至少在幾年前還是如此：如今，越來越多研究特定黏液的研究人員正與同行建立聯系、互通有無。

紐約市立大學的亞當 · 布朗施魏格（Adam Braunschweig）主持領導了一項國際合作項目，旨在研究不同動物的黏液，并利用它們的設計開發新技術。這是一個值得追求的目标，因爲正如他們在一篇文章中所述，這些黏液 " 具有顯著的多樣性，包括潤滑劑、濕黏合劑、保護性屏障和礦化劑。" [ 2 ] 這個全新的學科甚至有了一個名字：" 黏液學 "（mucomics）。

但是，即使特定的黏液可以通過其結構和功能來确定，我們又要如何爲所有類型的生物黏液給出一個統一的定義呢？答案可能和這些物質本身一樣滑不溜秋、難以捉摸，但至少，各種黏液在成分、結構、行爲和功能方面具有一些重要的共同特點。

自外向裏解開這個問題可能會更加容易，我們首先從功能開始吧：盡管生物黏液多種多樣，但它們主要充當了潤滑劑、膠粘劑和選擇性屏障。它們也有諸如保濕或礦化等其他功能，不過這些功能通常可以歸入前述幾個主要類别，而這些類别本身也并非完全獨立、明确。

我還不曾遇到過沒有黏液的生物，甚至懷疑這樣的 " 極簡主義者 " 是否存在。

到目前爲止，我們隻了解并研究了少數幾個物種的黏液功能。例如，蝸牛可以輕松地挂在物體表面，也可以在物體表面輕松爬行，隻需分泌一種不同的黏液膠就可以做到。它們還在消化道等體内表面覆蓋黏液作爲屏障——就像人類和許多其他生物一樣。

但是，如果單個細胞就是整個生物體，如果它的體内沒有任何組織或表面需要保護，又當如何？微生物可能是所有生物中最原始且最熟練的黏液制造者。它們聚集在一起，在任何有水和可供附着的物體表面爲自己築起黏糊糊的城市（也就是生物膜）。環境中的微生物黏液無處不在，足以通過将沙子、沉積物和其他基質粘合在一起，影響從沙漠到海岸的栖息地，這通常發生在空氣、陸地和水的交界界面上。

‍盡管沒有神經、肌肉甚至大腦，但海綿有能力以類似于打噴嚏的方式從身體中排出粘液塊。科學家們早就知道這種行爲，但直到現在，它究竟是如何發生的仍然是個謎。© Current Biology

接下來，讓我們考慮一下行爲：黏液如何起到潤滑劑、膠粘劑和靈活屏障的作用呢？這要歸功于它們的粘彈性，也就是同時具有流體和固體的特性。

在許多情況下，生物體可以調整這種行爲——微調黏液的流動性、黏性和密度，這讓它們對不斷變化的需求有着極強的适應性。水凝膠的行爲取決于作用在它們上的某些力的持續時間和強度，而這正是它們作爲潤滑劑、黏合劑和屏障具有如此多樣性和适應性的主要原因——盡管它們幾乎就隻是水而已。它們特有的緩慢流動性（即 " 黏度 "）取決于物質的内部結構和組成部分。

按德國微生物學家漢斯 - 庫爾特 · 弗萊明（Hans-Curt Flemming）的說法，" 黏液幾乎就隻是一種硬化的水 "。這種剛度要部分歸功于一種能将水縛住的三維框架——它将其保持在分子鏈中。換句話說：水想要流動，但被分子框架牢牢地束縛住（哪怕這種束縛具有一定的彈性），這解釋了其更接近固态物質的行爲。這張網絡由聚合物組成，而這些聚合物是彼此交聯的長鏈分子。它們的獨特之處在于能夠将超常數量的水結合在一起，至少在涉及到由生物體産生的高功能黏液時是如此。

雖然科學界才剛剛開始上手研究這滑不溜秋、難以捉摸的黏液，但這并非黏液第一次引起人類的好奇心、爲人類所用。

在明媚的陽光下，環帶骨螺的黃色黏液會變成深紫色。在古羅馬時期，這種軟體動物被成千上萬隻地捕殺（後來在歐洲的皇室家族中也是如此），用于制作帝王紫色（也叫皇家紫）的奢華禮服。原本普普通通的歐洲鷗蛤（Pholas dactylus）也曾遭遇過被視爲寶物的類似厄運。這些生物用它們細長的殼在石頭上磨出洞穴，一生都躲在裏面。盡管它們給自己挖出了巧妙的地穴，羅馬人仍然發現了它們，老普林尼（譯者注：Pliny，著有《博物志》）曾寫道，在夜間的鷗蛤宴上，賓客們的嘴巴、手和衣服都會在黑暗中熒熒亮起，因爲濺到了鷗蛤的生物發光黏液。

看起來，我們可能正師法過去，滲向未來：我們會用更驚人的方式使用和欣賞大自然的凝膠——但願也是更收斂的方式。

參考文獻：

[ 1 ] www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.1814794116

[ 2 ] pubs.acs.org/doi/10.1021/acsbiomaterials.0c00713

文 /Susanne Wedlich

譯 / 苦山

校對 / 瘦竹與腐竹

原文 /nautil.us/the-importance-of-slime-287047/

本文基于創作共享協議（BY-NC），由苦山在利維坦發布

文章僅爲作者觀點，未必代表利維坦立場

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