科学有故事

芝加哥没有海,但生蚝带来了潮汐

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Oyster

#带来海,也带来未解之谜

1954 年,美国生物学家弗兰克·布朗(Frank A. Brown)做了一个有意思的实验:他把一袋从美国东海岸挖来的美洲牡蛎(Crassostrea virginica),送到了千里之外的芝加哥,养在一个地下室的水族箱里。

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Frank A. Brown(左),美国海滩上的美洲牡蛎(右)

布朗当然不是为了大快朵颐。作为一个专门研究生物节律的科学家,他想观察:在这样一个既见不到阳光、也感知不到海洋,且与外界完全隔绝的地下室里,原本会随着潮水涨落有节奏地开合贝壳的牡蛎们,会发生怎样的变化?

起初的两周,一切如常。牡蛎们仿佛随身携带了故乡的记忆,依旧按照东海岸潮起潮落的时间,同步开合、汲水呼吸。然而,奇迹发生在接下来的两周。它们的节奏并未紊乱,只是悄然发生了偏移。当布朗将它们开合的周期与各种自然节律反复比对后,一个匪夷所思的真相浮出水面:这些牡蛎,竟然开始遵循芝加哥的“涨潮时间”——尽管芝加哥根本没有海。

后来有人用非常诗意的方式概括了这个实验:

芝加哥没有海,但它们带来了海。

不过,牡蛎为何能够“记住”潮汐的节律,直到今天依旧是一个谜。目前的主流理论认为,这些贝类体内含有一套极为精密的生物钟系统,由一组特定基因控制——这些基因在特定的时间被激活或抑制,从而调节牡蛎开合贝壳的行为。

它们不仅拥有昼夜节律钟(circadian clock),还拥有潮汐节律钟(circatidal clock);后者以约 12.4 小时为周期,让生蚝能够精准捕捉月球引力引起的潮汐起伏,从而调整自己的生存节律。

生蚝体内这套精密的“生物钟基因”,是自然界历经亿年雕琢的杰作。但在人类手中,基因这套“程序”是否也可以被编写、被篡改?

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2

Oyster

#生蚝与牡蛎,是一样的吗?

通常人们对生蚝的兴趣,就是它究竟怎样做才好吃。
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沼泽中的牡蛎滩

在海鲜市场里,吃货们可能会有和我一样的困惑:生蚝和牡蛎,究竟是同一类生物吗?

其实,“生蚝”本是粤语对牡蛎的叫法,两者在日常语境中基本等同,并无严格区别——只是“生蚝”这个叫法随着饮食文化的传播,在普通话语境里也逐渐流行开来,多用于餐饮场合,而“牡蛎”则更常见于严谨的学术表述。

和餐桌上其他的双壳贝类不同,生蚝就像天然的罐头。它的上壳较小且扁平,活着的时候负责封闭壳口,抵御干燥与天敌,烹饪时就像是罐头盖;而它的下壳较大且呈杯状,用于附着在基质上,更在餐桌上完美扮演了天然汤碗的角色。

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牡蛎的上壳(右)与下壳(左)

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Oyster

#从生吃到蚝油,一蚝百味


生蚝在我国的海边非常常见,各地也给了它不同的称谓:

在广东、福建,它被称为“蚝”或“蚵”;

江浙叫它“蛎黄”;

到山东以北,它就成了“蛎子”或“海蛎子”。

生蚝的“生”,其实暗示了对待它最好的食用方法,那就是生吃。它的肉味鲜美,营养丰富,不需要太复杂的烹饪手段,只需要蘸上一点柠檬或者酱油,就足以感受到它的鲜甜了。

当然,生吃海鲜有危险,在不确定生蚝生长水质的情况下,还是尽量不要生吃了,毕竟其他的食用方法也能感受它的美味。

小个头的生蚝是鸡蛋的绝配,一般市场中已经把它们从贝壳中挖出来,一袋一袋地贩卖,一盘蚝仔煎绝对是下饭的神器;稍微大一点的生蚝,就成为夜市中的绝对主角,撬开的生蚝壳中加入蒜蓉、辣椒等调料,利用炭火高温烤熟,一盘炭烤生蚝就上桌了;在无法吃到新鲜生蚝的地方,它们就被进行深加工,以蚝油的形式,换种方式挑逗着食客们的味蕾。

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生蚝的各种吃法

但别以为只有我们懂得欣赏,早在人类诞生之前,恐龙或许就已经尝过它的滋味了。化石证据告诉我们,生蚝的祖先早在侏罗纪(距今约 2 亿年前)就已经出现,它们甚至奇迹般地躲过了那场终结恐龙时代的浩劫,并从此开启了物种的“蚝门盛宴”。

我们习惯于将生蚝看作是某种长在岩石上的“海产植物”,随手可采,定期收割。但这其实是对它生命最大的误读,每一只成年蚝,都曾是海洋里一个自由不羁的“浪子”。

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牡蛎的生命周期示意图

它们的生命始于一场盛大的浪漫:到了一个“良辰吉日”,原本紧挨着的生蚝们,就会悄然间升起一片又一片的“烟花”——雌雄生蚝会在同一时间,将精子与卵细胞大量释放入水中。当“烟花”与“烟花”相遇,在碰撞和融合后,就形成了受精卵,约一天之内,这“爱情”的结晶就变成了生蚝的幼虫。

此时的生蚝和我们熟知的模样完全不同,它们尚未长出束缚自己的贝壳,像微小的精灵一样,在广阔的海水中漂流两到三周。在这场生存概率极低的旅途中,它们努力进食,长出能感光的“眼点”和用于游动的纤毛,为一生中最重要的一次抉择做准备:寻找一个可以托付终身的家。

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Oyster

#一次附着,豪赌一生


这是一场豪赌。一旦选定位置附着,便永不移动。选错了地方,可能意味着颠沛流离或迅速死亡。最好的归宿,莫过于前辈们的壳,那里是久经考验的“风水宝地”。看来不仅是我们人类,即使是生蚝的尽头也得是“有编制”。

可能唯一庆幸的是,生蚝不需要自己“买房”,而是自带房屋。完成附着的那一刻,它便告别了漂泊的青春,眼点退化,身体外面开始长出贝壳,变成我们熟悉的模样,从此过上了与潮汐相伴的生活,成为一名安分的“大人”,并开始为下一代操心了。

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牡蛎的细节示意图

不过和人类不同的是,在成长的过程中,生蚝还要面临性别的抉择。生蚝是一种“连续性雌雄同体”生物,可以根据环境和种群需要,在生命中多次改变性别。当食物丰盛时,它更倾向于成为雌性以繁衍后代;而在环境恶劣时,年轻的雄性则有更强的生存能力。

成年的生蚝看似已经“躺平”,实则无时无刻不在为海洋做着贡献。它是一台极其精密且高效的“净水器”。一只成年生蚝,每天能过滤近 200 升海水,相当于约一浴缸的水量。“海洋的肾脏”这个美誉,它当之无愧。在这个过程中,海水中过剩的氮、磷等富营养物质被它们吸收,变成了自己的血肉,从而有效抑制了破坏海洋生态的藻华的发生。

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养生蚝的多重益处,你可能想象不到

但它的贡献远不止于此,生蚝还是位天生的“建筑大师”。它能吸收海水中的钙离子和二氧化碳,将之转化为坚固的碳酸钙外壳。这就让生蚝经常会在现实中上演“买椟还珠”的反转场景——美味的生蚝肉只能满足味蕾一时的愉悦,而生蚝壳却可以长久地使用。

在海边一些缺少石灰资源的地方,生蚝壳就是大海“馈赠”的建筑材料。至少在六千年前,我国古人就已经懂得通过烧制生蚝壳来获取石灰,这种被称为“蜃灰”的资源,不仅出现在活人的房子里,也出现在先人的墓穴中,因为石灰不仅可以刷墙,也可以吸湿防潮。

还有些古人更为聪明,既然生蚝烧制石灰是为了建房子,那么为何不能直接用生蚝建房子呢?在广东和福建的很多地方,当地人索性“取之于海”,将硕大的蚝壳层层堆叠、嵌错对缝,筑成了极具地方特色的“蚝壳屋”。

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蚝壳屋

不过最有智慧的利用生蚝的方法,还是要数“养蛎固基”,这是生物建筑学中的典范。

在古代没有钢筋水泥,怎么才能让海边的桥梁尽量稳固呢?中国古人想到可以利用生蚝超凡的附着力来加固桥墩,并减少海浪对大桥的冲击。泉州的洛阳桥是中国古代四大名桥之一,如果你仔细观察它的桥墩,就能看到上面长满了生蚝,帮助大桥在海浪冲击下屹立千年。

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泉州的洛阳桥

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Oyster

#现实版的“黑玉断续膏”

那么,生蚝分泌的“建筑胶水”如何能产生如此强大的黏合力呢?直到近年科学家才破解了它的秘方:那是一种以蛋白质和多糖为核心,混入碳酸钙颗粒及微量铁、铜等金属离子的“天然混凝土”。

它不仅能严丝合缝地填满任何微小的缝隙,更拥有一手“水下速干”的绝活——即便在潮湿的海水中也能迅速凝固,从而赋予了生蚝外壳刚柔并济的韧性,足以在惊涛骇浪的重压之下安然无恙。

这种神奇的黏合机制为人类打开了新世界的大门。在不久前,我国的科学家受生蚝黏附机制的启发,发明了一种专用骨胶水。它解决了在湿润血液环境中无法黏合的医学难题,让断裂的骨头能快速黏合,且无需进行大规模手术,让骨折的病人免去了打钢板之苦。

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 “骨 02”黏合骨头的过程

但生蚝与人类的关系,也并不总是美好的。历史上的过度捕捞、栖息地破坏、污染和疾病、入侵物种引进等问题,让全球的生蚝种群数量经历了灾难性的衰退。

美国最大的河口湾,位于东海岸中部的切萨皮克湾(Chesapeake Bay),曾经是全球最大的野生生蚝产地。从 19 世纪到 20 世纪中期,在近百年的时间里,附近地区的渔民在耗尽了本地的生蚝资源后,纷纷涌入切萨皮克湾采捕生蚝。既然不是自己的地盘,生蚝又似乎取之不尽,他们采捕的方式就非常粗暴,直接用拖网连生蚝带礁石一起刮走。这种掠夺式的采捕方式与当地渔民和政府产生了激烈的冲突,在历史上被称为“生蚝战争”。

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“生蚝战争”的插图

最终,切萨皮克湾的生蚝数量跌落至不足历史最高水平的 1%。当资源被视为可以无限制掠夺的公共物品时,其最终结果,往往就是资源的枯竭和暴力纷争。

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Oyster

#小生蚝,大力量


幸运的是,生命力顽强的生蚝如今种群数量正在回升,特别是由于它本身的生态功能,也让它比其他物种更容易重新在生态系统中发挥作用。

合成贝壳的原料,除了钙离子还有海水中的二氧化碳,这就让生蚝作为动物,拥有了将碳固定于贝壳之中的能力,这是非常难得的。而稳固又密集的贝壳,又让它成为海岸边可以生长的礁石,为无数海洋生物提供了生存基础和庇护所,其重要性堪比陆地上的森林。藤壶和海葵可以在它的贝壳上固定;其错综复杂的缝隙,则成为鱼类和螃蟹躲避捕食者的理想藏身之所。

不止如此,生蚝礁还对海岸线保护发挥着至关重要的作用。密密麻麻生长的生蚝礁,本身就是一道可以“自我生长”的活体防波堤,能有效削弱风浪对海岸的侵蚀。在很多海边,生蚝已经成为人工海堤或护坡的替代方案。

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科学家们对生蚝的探究还在继续

时至今日,生蚝已经是全球最重要的养殖贝类之一。但其实我们对它的了解,依然非常肤浅。

1954年,在芝加哥那个幽暗地下室里产生的谜团,还依旧等待着我们去破解。下一次,当我们品尝那份来自海洋的馈赠时,或许可以尝试想一想,它壳里所包裹的那个深邃世界:

它记得潮汐,它守护海岸,它净化海洋,它构筑家园。

责编:珍豆
撰稿:慧中
排版:菲桐

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