角鲨烯与鲨的深潜之道

海洋生物的多种呼吸方式

根据形态和结构差异，海洋生物的呼吸方式大致分为鳃呼吸、呼吸树呼吸、体壁呼吸和 肺呼吸四种。

鱼类、贝类动物通过鳃进行呼吸。它们的鳃上布满了毛细血管，这些毛细血管的管壁很薄，气体很容易渗透进去。当水流经过鳃时，水中的氧气会渗入鳃的毛细血管，动物体内产生的二氧化碳则经由鳃排出体外。鳃呼吸也有不同的模式：如有通过持续游动以推动水流经过鳃而进行的动态呼吸；也有先大口吸水以获取足够氧气，然后再从鳃排出二氧化碳的静态呼吸。

海参是海参纲动物的统称，全球有900多种海参，它们的呼吸器官被称为呼吸树。海参的消化道在体内回折两次，靠肠系膜连于体壁，开口于肛门，肠末端扩大为泄殖腔，泄殖腔旁常分出一对枝状器官，即呼吸树（也称水肺）。呼吸树既是海参的呼吸器官，也是排泄器官：含有氧气的海水在呼吸树中进行气体交换，海参体内的二氧化碳则随海水经由呼吸树从肛门排出体外。

腔肠类动物，如水母、海葵等没有呼吸器官，它们需要借助体壁细胞与周围的海水进行气体交换以完成呼吸。

海洋哺乳动物和部分海洋爬行动物通过肺进行呼吸，它们需要不时地回到水面获取空气。以鲸为例，鲸的气孔位于头顶，气孔在水中是闭合的，这样可以防止水进入呼吸系统；当鲸浮出水面换气时，它们会打开气孔，吸入新鲜空气并排出废气。鲸排出的气体遇冷后会凝结成水珠，远远看去，就好像一股喷泉。

从浅海到深海，从水面到海底，不同的海洋生物演化出了最适合自己的呼吸方式，也使得它们能够应对不同的水生环境，确保个体安全和种族繁衍。

鲸、鲨的深潜之道

知道了海洋生物的呼吸方式，我们再以鲸和鲨为例来说说为什么它们能够长时间深潜而不被憋死。

鲸的肺十分神奇，即便被压扁至原体积的15%，也不会对它们的健康造成伤害，而且被压扁的肺还可以在短时间内自行恢复。很可惜，人类的肺无法拥有如此强大的功能。而且，随着下潜深度的增加，越来越大的压力会将人体内的惰性气体压迫进血液或其他组织液中；当人们快速返回水面时，这些惰性气体会因为来不及排出体外而形成气泡，从而引起人体出现缺血、缺氧、胸闷、关节痛等一系列病变。

鲸在潜水前会排出肺部的大部分空气，然后依靠血液中溶解的氧气和肌肉中存储的氧气进行深潜。鲸的血液和肌肉中含有大量的血红蛋白和肌红蛋白。血红蛋白相当于运氧通道，它能和氧气有效结合，将氧气通过血液循环运送到身体各个器官；肌红蛋白则相当于储氧仓库，它能有效地储存氧气，供身体所需。也就是说，鲸拥有强大的运输氧气和存储氧气的能力，而这也是某种生物能否长时间深潜的标志之一。相比之下，人类的肌肉中只能储存体内约15%的氧气，这也使得人类无法长时间深潜。

再来看看鲨的深潜本领。鲨是通过鳃进行呼吸的，它的鳃位于头部两侧，通过不断游动，海水中的氧气会经过鳃进入体内，体内产生的二氧化碳则经由鳃排出体外。为了获得氧气，除了睡觉（鲨的睡眠时间只有几分钟），鲨几乎要不停地游动。

除了像鲸那样拥有大量血红蛋白和肌红蛋白，鲨能深潜还依靠一种特殊的储氧物质—角鲨烯。角 鲨烯具有类似红细胞运输氧的功能，能够在鲨体内生成活化的氧化角鲨烯，并通过血液循环到达鲨的末端细胞，然后释放出氧，促进新陈代谢中的生物氧化-还原反应，增加组织细胞对氧的利用能力，提高鲨对缺氧的耐受能力，让鲨即便身处氧气不足的深海也能获得足够的氧气。肝脏是鲨合成角鲨烯的主要器官。鲨的肝脏很大，重量约占全部内脏的90%、占自身体重的25%。

角鲨烯的药用价值

角鲨烯，又名三十碳六烯，化学式C30H50，是一种在胆固醇合成等代谢过程中产生的多不饱和烃类，含有6个异戊二烯双键，属于萜类化合物。它最初就是从鲨的肝油中分离得到的，随后发现其他鱼及鲨鱼卵油中也含有。角鲨烯在自然界的分布十分广泛，在一些传统药物，如连翘、牛蒡子、玄参、冬凌草、浮萍、牡荆叶等都检出了角鲨烯，但含量很低。

角鲨烯的6个烯键具有很强的携氧能力。在缺氧环境中，角鲨烯能够通过其特殊的化学结构夺取生物体内的氢离子，进而释放大量的氧供机体各组织和器官使用，这使得它成为一种无毒且具有防病治病作用的海洋生物活性物质。目前，角鲨烯已广泛应用于化妆品、食品和医药行业。比如，它可作为保湿剂用于制造膏霜、乳液、发乳等化妆品，也可作为功效成分添加于保健食品中，还可作为药剂用于治疗贫血、糖尿病、便秘、龋齿等。医学研究表明，角鲨烯具有抑制癌细胞、预防肝脏疾病和神经疼痛、改善心血管系统、防止胃及十二指肠溃疡、增强精力等功能，很多国家都将它列为药物原料。

【责任编辑】谌 燕