海綿移動留下的痕跡（圖片來源：AWI OFOBS team, PS101）

在永久冰封的極寒之地，平靜的海麵之下散發出絲(si) 絲(si) “血腥”氣息。隻見深深插入土壤裏的骨針，“哢嚓”一聲碎裂開來。骨針碎片撕扯下部分身體(ti) 組織，靜靜地落在不遠處。沒有絲(si) 毫猶豫，它又邁出了下一步，用另一根骨針拉扯著自己前進，而它身後無數的骨針碎片已經拖出了長長的褐色痕跡。這不是種群間的鬥爭(zheng) ，也不是為(wei) 爭(zheng) 奪配偶而爭(zheng) 鬥。這隻是一隻海綿，為(wei) 了行走必須付出的代價(jia) 。

撰文 | 洪藝瑞

審校 | 吳非

在動物世界，“行走”這件事可以說是各具特色，精彩紛呈。我們(men) 的祖先用了數百萬(wan) 年學會(hui) 直立行走；蝸牛身後拖著長長的銀色軌跡，以每分鍾8 厘米的速度負重前行……在走路這件事情上，生物的尺寸與(yu) 行走能力並不成比例。小小的細菌在1秒內(nei) 就能跑出自己身長的60~100倍；而令人望之生畏的霸王龍，即使擁有12米長的壯碩身材，1秒內(nei) 也隻能移動1.2米。

在為(wei) 走路而各顯神通的生物中，海綿是個(ge) 奇葩的存在。新生的海綿尚且可以隨著水流遊動，而成年海綿則牢牢地附著在岩石等表麵上，一動不動。以至於(yu) 直到1755年，科學家發現海綿周圍的水流會(hui) 發生改變，同時海綿中央腔的直徑也會(hui) 變化，他們(men) 這才恍然大悟：原來海綿是動物，而非植物。盡管如此，科學家還從(cong) 未在自然界中觀察到成年海綿的移動。近日，發表在《當代生物學》上的一篇研究首次揭示：生活在北極深海的海綿不僅(jin) 會(hui) 行走，而且每走一步，就掉一塊肉！

令人震驚的發現

2016年，德國破冰船“極星號”（Polarstern）正在北極執行探索任務。科學家在一個(ge) 遙控的潛水機器人上裝備了攝像頭，來觀測位於(yu) 永久冰封區的一座名為(wei) Langseth的海底山脊。當攝像頭來到580~1000米深的海域時，研究人員驚奇地發現，山脊上密密麻麻長滿了海綿。進一步觀測發現，這些海綿主要包含3個(ge) 物種，分別是缽海綿屬的Geodia parva、Geodia hentscheli ，以及星芒海綿屬的Stelletta rhaphidophora。

此次發現海綿的地點為(wei) 北緯86°左右，而在此之前，最接近北極的海綿發現地點不過是北緯76°。盡管研究人員想過可能會(hui) 在這裏找到海綿，但沒有想到數量會(hui) 如此之多。研究的共同作者，來自德國阿爾弗雷德·魏格納極地與(yu) 海洋研究所的深海生態學家奧坦·珀澤（Autun Purser）感歎道：“即使是在北極的永久浮冰之下，海綿也可以繁茂地生長。”

海綿移動留下的痕跡（圖片來源：原始論文）

更令人驚奇的是，研究團隊在分析獲得的影像資料時，發現在70%的海綿照片中都出現了高數厘米、長數米的棕色痕跡。尤其在海綿較少的地方，海床上原本的沉積物和有機物殘骸較少，因此可以清晰地看到，棕色痕跡縱橫交錯地分布在海床上。研究人員發現，這些棕色痕跡其實是海綿的骨針，也就是海綿的支撐結構，有些骨針上還附著少量的海綿組織。順著這些痕跡，研究人員發現，有些骨針甚至直接與(yu) 海綿的底部或側(ce) 麵相連。這表明這些骨針可能是海綿在移動過程中留下的。

海綿會(hui) 移動嗎？

這是一項令人震驚的發現。珀澤表示：“我們(men) 沒想過會(hui) 發現如此多的海綿，更沒有想過，這些海綿竟然還能夠移動。”這也是科學家首次在自然條件下觀測到海綿的移動。

在此前的研究中，研究者曾經在實驗室條件下觀察到海綿的運動。1988年，來自北卡羅來納大學教堂山分校的生物學家卡爾霍恩·邦德（Calhoun Bond）和艾伯特·哈裏斯（Albert Harris）發現，荔枝海綿屬的Tethya actinia可以在玻璃、塑料和橡膠上移動，其速度最高為(wei) 每小時160微米（相當於(yu) 每天4毫米）。盡管海綿沒有肌肉，也沒有專(zhuan) 門的運動器官，但它們(men) 可以在外界環境的刺激下，通過收縮或舒張身體(ti) 往前移動。這種荔枝海綿就是如此，它們(men) 會(hui) 先把長長的骨針插到基質中，然後以骨針作為(wei) 支點，向前拉動自己的身體(ti) 。之後，海綿將上演一出“過河拆橋”的橋段：因壓力而破碎的骨針會(hui) 被海綿無情地丟(diu) 棄，成為(wei) 海綿身後的一道痕跡。

對海底痕跡的三維建模（圖片來源：研究論文）

此次在北極發現的海綿，運動方式與(yu) 荔枝海綿類似。“這些痕跡是由海綿的骨針，或者說海綿的脊椎所構成的，”珀澤表示，“這些海綿似乎是首先伸出自己的骨針，然後用骨針將自己拖拽到新地點。在這個(ge) 過程中，一些骨針會(hui) 破裂，從(cong) 而形成了我們(men) 看到的棕色痕跡。”

利用獲得的影像資料，研究人員進行了3D建模，結果發現海綿移動留下的軌跡呈現出相互交織的“之”字形。這表明海綿不僅(jin) 能夠移動，而且還會(hui) 在移動過程中變換方向。或許這聽起來並沒什麽(me) 了不起，但回憶一下，你在走路時會(hui) 無緣無故地改變方向嗎？方向的改變表明了海綿的移動或許具有一定的目的性。“這些特征與(yu) 之前報道的具外殼的海綿（encrusting sponge）的覓食和繁殖行為(wei) 相吻合。”論文寫(xie) 道。

這可以部分解釋為(wei) 什麽(me) 科學家能夠在如此寒冷的地方發現海綿。Langseth山脊緯度較高，上方終年被冰覆蓋，離陸地也很遠，這導致海水中的生產(chan) 力較低，營養(yang) 也十分匱乏。而海綿在覓食時，又是個(ge) 典型的機會(hui) 主義(yi) 者：它們(men) 通過表麵無數的小孔吸入附近的水流，從(cong) 中獲取細菌等食物，再將利用後的海水從(cong) 出水孔排出。為(wei) 了從(cong) 海水中獲取更多的營養(yang) ，這些北極海綿可能不得不進行移動，哪怕要付出“血的代價(jia) ”。

來源：研究論文

研究人員還發現這些痕跡的分布，往往與(yu) 幼年海綿的分布有關(guan) 。這說明除了覓食，海綿的移動也可能與(yu) 它們(men) 的後代相關(guan) ：或許是為(wei) 了分散它們(men) 的後代；又或者它們(men) 忍痛“割肉”、留下痕跡，隻是為(wei) 了讓後代有能夠附著的地方。

白色箭頭所指為(wei) 幼年海綿。（圖片來源：研究論文）

其他海綿呢？

2006年，來自意大利巴裏大學的研究團隊曾報道，在地中海的兩(liang) 個(ge) 海灣中發現了一種會(hui) 移動的缽海綿——Geodia cydonium。但由於(yu) 當時並沒有發現相應的骨針痕跡，科學家推測這種移動可能是由高速的水流引起的，並非海綿的主動移動。而此次發現海綿的地點不太可能出現高速的水流，同時坡度也比較平緩（8.5°）。最重要的是，大多數山脊上的痕跡都呈現出從(cong) 下到上的走向，從(cong) 而排除了因重力引起移動的可能。

但令人好奇的是，為(wei) 什麽(me) 偏偏隻在北極發現了海綿的移動痕跡。珀澤表示：“這可能是因為(wei) 在大多數海床上，沉積物形成的速度很快，因此海綿移動的痕跡很快就被遮掩了。但是在北極的永久冰封區，由於(yu) 生產(chan) 力較低，沉積物的形成速度也比較慢，因此這些痕跡可以長期存在於(yu) 海床上。”

“或許，能夠移動的海綿比我們(men) 想象的要多得多，隻是我們(men) 尚未發現而已。”珀澤說。

研究論文：

In situ observation of sponge trails suggests common sponge locomotion in the deep central Arctic

https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.03.014


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