生命潜入深海

刀口十三郎

　　海洋深处，没有阳光，黑暗而冰冷，潜水员在下潜的过程中，氮的麻醉作用和对深海的痴迷，很容易促使人们采取轻率鲁莽的行动而危及生命。科学家认为，这种迷醉的状态是由神经脉冲减慢引起的，有点类似于麻醉剂NO2的作用。而且在返回水面的过程中，从血液中析出的氮气会引起减压病，严重时会丧命。

　　如果潜水员呼吸的是由特殊气体组成的一种混合气体，他虽然可以下潜到183米甚至更深处，但他们也会产生氧气中毒，导致抽搐，或由于压力的巨大作用而出现身体衰弱现象；而且，随着下潜深度的增加，强大的压力也会令人产生恐惧感。古巴潜水员弗郎西斯格曾经创造一项潜水世界记录：1996年，他仅穿普通潜水服下潜了132.9米。研究表明在122米深度海水的压力，他的胸腔被压缩了60％左右!

　　包括人类，对于所有的深水潜水动物来说，主要的挑战是如何摆脱减压病。从理论上讲，当潜水员下潜时，越来越大的压力会将他吸入肺中的氮气大量溶进他的血液或别的体液中。当他迅速返回水面时，由于外部压力急速减小，溶解在血液和其他体液中的氮气就会大量释放出来，使血管中出现大量气泡，阻碍血液循环，这对所有正常的生理活动(包括神经功能)都是具有毁灭性的破坏。

　　但是，一些哺乳动物及爬行动物能潜入深达1600多米的水下，却没有显示出困扰人类的潜水病。在所有靠肺呼吸的动物中，下潜最深的是抹香鲸，它是一种长着牙齿到深海捕食鱿鱼的动物。科学家还在接近2000米的水下发现过海象，并且发现它们的耐力超过了抹香鲸——它们可以在深海停留2个小时。

　　靠肺部呼吸的动物为什么能潜到海洋深处并呆上如此长的时间，至今仍然是一个谜团。在科学家眼里，这些潜水动物违背了动物生理学规律。比如成年海象，一年中有10个月在海上度过，并且十分频繁地潜入压力极大的深海，在那样的环境下，它们的肺部被挤压缩小了95％!但是它们依然生活得好好的。

　　现在，科学家们发现，潜水动物在屏住呼吸时的生存方法与陆地动物不同，它们更多的是依赖储存在肌肉中的氧气，而不是储存在肺部的氧气。人在潜水时，35％的氧气取自肺部，41％取自血液，还有25％取自肌肉和纤维组织。而鲸只需要9％的肺部供氧，其余的91％分别由血液以及肌肉和纤维组织来提供。而且鲸血液中的血红蛋白量比人类高50％，因此，鲸的输氧能力也明显提高。人吸入的空气只有10％～20％可用来维持能量循环，而鲸却能用到80％～90％。

刀口十三郎

　　在加利福尼亚，科学家利用小海象做实验——利用传感器来研究它们的心跳。在陆地上它们平均心跳为每分钟107次。当它们下潜时，心跳减少到平均每分钟39次，下降了64％。它们刚开始下潜时心率急剧下降，随后随着它们的下潜心率变为缓慢下降，偶尔心率可下降到每分钟只有3次。科学家还发现，海象两次心跳的间隔竟然可长达26秒！心跳缓慢意味着整体新陈代谢的下降。这对于解释它们在有限的氧气供给情况下，为何能在水下坚持如此长时间是很重要的原因。但是，对于海象下潜这样深的现象依然令科学家困惑，因为这涉及到在那样高的压力下为什么还能存活。

　　哈佛大学的福克博士正在研究韦德尔海豹，这是一种生活在南极洲附近冰冷的海水中的海豹，它可以下潜到至少800米的深度。研究发现，不论海豹下潜多么深，它们体内血液中氮的浓度几乎不变。这表明它们的肺部一开始就被迅速地压小了，从而阻止了大量氮气进入血液中。这看起来可能会产生一种严重的后果，即会不会同时也切断了氧气的供给。然而，研究表明，海豹的肌肉能以肌红蛋白的形式携带自己的给养，肌红蛋白、在许多动物正常的呼吸状态下将氧气合成在肌肉中，肌肉在深水中迅速消耗氧气，要比别的器官工作得更快。在深水下潜觅食的动物中，肌红蛋白的浓度要比陆地动物高10倍。

　　潜水动物体内肌肉组织中储存有高浓度氧现象，对于解释它们为什么能下潜这么深是很重要。因为肌肉所需的氧能自给自足了，那么血液中贮存不多的氧气就可以供给没有储存氧气能力的器官，尤其是大脑；而别的器官，像肾、肝脏和消化系统，这时可能暂时完全终止了工作而不耗氧了。例如科学家观察企鹅潜海时，其腹部温度明显下降，表明内部某些器官的新陈代谢的确减缓了。

　　当然，潜水动物还有其他很多谜团需要科学家去研究和解释。比如，器官在低浓度的氧气下如何存活。在人身上，如果血液循环减少，肾脏将马上遭到损害，但潜水动物却不受影响。如果我们能找到这种原因，它也许能帮助我们治疗病人。