鱼类生存之道|以不变应万变的肺鱼（上）（原创 高尚）

在非洲，有些土墙会自己塌。原因你可能想不到：因为墙里面住了一条鱼。

旱季时，当地居民用干涸河床的泥土砌墙。有时，一块藏着肺鱼的泥巴就被糊了进去。整个旱季，鱼在墙里睡大觉，人在屋里生活劳作，互不知悉、互不打扰。

直到雨季来临，雨水浸透土墙。墙里的肺鱼感知到湿度变化，苏醒过来。它开始挣扎，想要脱身。最后，它撞开“泥茧”，破墙而出。半面墙，就这么哗啦啦地倒了。

这条能把墙弄塌的鱼，就是肺鱼。

别的动物都是为了避寒而冬眠，它却反其道而行之，为抗旱而“夏眠”。

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“夏眠”的机制

那么，它究竟是怎么做到“夏眠”的呢？

首先，它有两套呼吸系统。就像它的名字一样，肺鱼有肺。但它的肺和哺乳动物的不完全一样。准确地说，肺鱼的肺是特化了的鱼鳔，里面像蜂窝一样布满血管，能直接呼吸空气。最新的科学研究发现，肺鱼肺部的细胞类型和基本功能，已经和高等哺乳动物的非常相似。

非洲肺鱼（Protopterus annectens）

Public Domain

为了应对旱季，它会钻进泥里，分泌大量黏液。黏液与周围泥沙混合，干燥后形成防水“泥茧”，裹住肺鱼的身体，以隔绝干燥、高温与病原体，锁住体内水分，仅在前端留几个微小的呼吸孔。肺鱼身体盘曲，吻部对准呼吸孔，开始“夏眠”。

呼吸切换：进入泥茧后，它的鳃基本停止工作（鳃部气体交换功能大幅弱化，但保留极微弱的离子交换功能以维持体内电解质平衡），呼吸完全依靠那个蜂窝状的肺。通过泥茧上留出的小孔，进行极其缓慢的气体交换。

开启节能模式：“夏眠”时，他们的新陈代谢率会降低至正常水平的约1/60。心跳和耗氧量变低，同时启动内部能量循环，极其缓慢地分解自身储备的脂肪，生命活动似乎进入“待机状态”。

器官的功能重塑：更有趣的是，为了完全依赖肺呼吸，“夏眠”时还会触发肺部的功能升级。科学研究发现，由NRP1（神经纤毛蛋白1）与VEGFA（血管内皮生长因子A）构成的关键信号通路在“夏眠”期间活性增强，这能促使肺部生长出更密集的微血管网络，从而大幅提升肺部的气体交换效率。

通过“夏眠”，肺鱼在缺水、缺食的环境中可存活数月至数年，减少了能量消耗带来的生存压力。此外，相比普通鱼类被动应对环境变化，肺鱼通过 “主动休眠” 主动规避生存危机，大幅降低了环境波动带来的死亡风险。因此，肺鱼是淡水鱼类中寿命较长的类群之一，野生个体寿命通常在 50～100 年。

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它是我们的“表亲”

除了会“睡觉”，肺鱼的运动方式也很特别。它的鱼鳍和普通的鱼不一样。现存的几种肺鱼中，澳大利亚肺鱼的鳍最为特别：里面有一套简单的骨骼结构，肌肉也发达。这让它能够用这对肉质鳍，在河底支撑和移动身体，看起来有点像在“走路”。当然，非洲肺鱼和美洲肺鱼的鳍已经退化了不少，更像丝带，不具备这种强支撑能力。

有肺、有四肢雏形，这些过渡特征让科学家对它们极为关注，我们知道，哺乳动物的祖先是从鱼演化来的，那鱼类爬上岸的关键，不就是离水呼吸和爬行吗？

通过基因对比研究，现在科学界已经确认：肺鱼是所有现存鱼类中，与包括人类在内的四足动物亲缘关系最近的“表亲”。

请注意，是“表亲”，而不是直系祖先。我们的共同祖先是肉鳍鱼纲总鳍鱼亚纲的一种古老原始类群。大约在4亿年前，我们的祖先和肺鱼分道扬镳，一支是激进派，成功登陆，演化出陆地脊椎动物；另一支则是保守派，蛰伏水下，成了今天的肺鱼。

所以，肺鱼就是一个活生生的参照物，让我们看到自己的祖先在登陆前，可能的样子。

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巨大的“遗传包袱”

有意思的是，肺鱼的这种保守和忍耐，似乎也刻在了它的基因里。最新的科学研究发现，美洲肺鱼拥有动物界里已知最大的基因组，其基因组大小约为91 Gb，是人类基因组的约30倍。更特别的是，其中约90%的序列是不断重复的、不直接编码蛋白质的冗余部分，主要是能自我复制的转座子。

为什么维持这么庞大的“遗传包袱”？一种科学的推论是，这种看似低效的基因组结构，或许在漫长的演化中为它应对极端环境提供了更多的缓冲空间和演化潜力。不过这一推论目前仍处于假说阶段，尚无直接实验证据证实二者的因果关系。从这个角度看，这巨大的基因组或许正是它“以不变应万变”的终极底气。

所以你看，演化并没有预设的方向，成功不一定意味着更快、更强，找到属于自己的生态位，慢和忍耐同样是一种了不起的生存智慧‧‧‧‧‧‧

参考文献

[1]Zhang R H, Liu Q, Pan S S, et al. A single-cell atlas of West African lungfish respiratory system reveals evolutionary adaptations to terrestrialization[J].Nat Commun. 2023;14(1):5630.

[2]Wang K, Wang J, Zhu C L, et al. African lungfish genome sheds light on the vertebrate water-to-land transition[J]. Cell. 2021;184(5):1362-1376.

[3]Schartl M, Woltering J.M, Irisarri I,et al. The genomes of all lungfish inform on genome expansion and tetrapod evolution[J]. Nature, 2024,634, 96–103.

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