深海蠕虫身披伦勃朗最喜欢的有毒色彩

伦勃朗曾用它作画。这种蠕虫也靠它生存。向雌黄(orpiment)问好。
a curled yellow deep sea worm
一条具有口触手、颜色鲜艳的黄色的 Paralvinella hessleri 标本 图片来源:Wang H, et al., 2025, PLOS Biology

海洋中的 热液喷口 生活可能十分艰难。那里漆黑一片,氧气相当稀少,而且充满岩浆。

在太平洋热液喷口最热的区域,一种无脊椎动物的生存之道就是利用这些喷口喷出的毒素为己所用。深海蠕虫 *Paralvinella hessleri* 将毒素转化成一种危害较小且色彩鲜艳的物质,用于保护自身。这些发现详见一篇 于8月26日发表在《PLOS Biology》杂志上的研究

认识 *Paralvinella hassleri*

*P. hessleri* 是一种 生活在西太平洋的深海蠕虫。这些微小的无脊椎动物体长仅约五到二十二毫米,主要分布在菲律宾以东的马里亚纳背弧盆地,以及东海的冲绳海槽。*P. hessleri* 的家园——热液喷口 是在海水与地壳内的岩浆相遇时形成的,在 8000英尺深处 产生海底温泉和有毒气体。

从地壳下方冒出的液体含有高浓度的硫化物化学物质和砷元素。砷有时会在 *P. hessleri* 的体内组织中积累,其含量之高甚至可以占到蠕虫体重的百分之一以上。

“这是我的第一次深海探险,我被遥控潜水器屏幕上看到的景象惊呆了——那些鲜黄色的 *Paralvinella hessleri* 蠕虫,与白色的生物膜和黑暗的热液喷口景观形成鲜明对比,是我从未见过的,”该研究的合著者 Hao Wang 在一份声明中说。“很难相信任何动物能在如此极端有毒的环境中生存,更不用说茁壮成长了。”

*P. hessleri* 如何在这种有毒环境中生存并茁壮成长,这一点一直是个谜。然而,它 鲜艳的黄色 证明了一个重要的线索。

伦勃朗和深海蠕虫有什么共同之处?

这项新研究 中,中国科学院海洋研究所的一个团队研究了 *P. hessleri* 如何耐受如此高浓度的砷和硫化物。为了更好地了解这些蠕虫的解毒过程,他们将 *P. hessleri* 样本置于先进的显微镜下,并分析了其 DNA 以及体内存在的蛋白质和化学物质。

*P. hessleri* 在其皮肤细胞中积累砷颗粒。积累的砷随后与来自热液喷口流体的硫化物发生反应。其结果是形成微小的有毒黄色矿物质团块,可追溯到古埃及和美索不达米亚,并且被数世纪前的画家使用的矿物质,称为 雌黄

small, circular yellow granules as seen under a microscope
显微镜分析黄色颗粒。*P. hessleri* 分支器官茎的纵切面。 图片来源:Wang H, et al., 2025, PLOS Biology

十七世纪荷兰画家伦勃朗·范·莱因(又名伦勃朗) 很可能使用有毒的雌黄为他的画作《夜巡》赋予了独特的金色光泽。威尼斯文艺复兴时期的艺术家保罗·委罗内塞、丁托列托和乔尔乔内 也在他们的作品中使用了这种砷颜料。然而,它并非来自海蠕虫。相反,火山岩 是最可能的来源。

*P. hessleri* 的雌黄比热液喷口喷出的雌黄毒性要小。 据该团队称,在远离画家调色板的地方发现雌黄,这只会增加发现的兴奋度。

“这项发现之所以更令人着迷,是因为这种由该蠕虫产生的有毒金色矿物质——雌黄——曾受到中世纪和文艺复兴时期画家的青睐,”王说。“这是生物学和艺术史一次奇妙的交汇,在深海中 unfolding。”

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毒药反击

*P. hessleri* essentially 使用由喷口毒素产生的雌黄来“以毒攻毒”。这种适应和战斗方式使其能够 生活在如此有毒的环境中,将自身包裹在一种比喷口喷出的毒素毒性更低的物质中。

世界其他地方的其他相关蠕虫物种(以及 西太平洋的一些蜗牛物种)也积累高浓度的砷。 据该团队称,它们可能也采用了相同的 策略

尽管它们生活在地球上最不适宜居住的区域之一,但 *P. hessleri* 无疑已经应对了进化的挑战。

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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