0.4秒内，变大大大大大1万倍
2022/9/26 17:00:00 中国科普博览
图片来源：Museum of New Zealand Te Papa Tongarewa via YouTube
不仅不被吃掉，还可能把捕食者反杀，它究竟是怎么做到的？
新西兰大堡礁岛附近的大海深处，一条鲨鱼慢慢靠近它选中的猎物——那是一只形似鳗鱼的生物，但没有眼睛，似乎对凶猛的捕食者毫无防备。鲨鱼游到合适的位置，抓准时机一口咬了下去。
假如咬到的是寻常猎物，鲨鱼或许已经迎来了美好的用餐时间。但很显然，它咬住猎物之后立刻就松了口，好像身体不适，摇着头往远处游去。此时，“烫嘴”的猎物也重获自由。
这种动物叫做盲鳗(Myxinidae)，名字里有个“鳗”字，但并不是鳗鱼。它最特别的技能，大概就是遭遇袭击的时候，可以在0.4秒内释放出大量黏液，充满捕食者的嘴和鳃，让对方难以呼吸。这样一来，鲨鱼就算再舍不得，也只能把猎物放生。
没找到食物倒也罢了，鲨鱼还可能因为窒息而丢掉性命。捕食盲鳗或许是它一生中最错误的决定，但后悔也来不及了。不光是鲨鱼，许多企图吃掉盲鳗的鱼类都无法得逞，它们用鳃呼吸，就有被黏液窒息的风险。
图片来源：Museum of New Zealand Te Papa Tongarewa via YouTube
毕竟，盲鳗不用半秒，就能让黏液扩张到原本体积的上万倍。不少科学家想要知道，这极富杀伤力的黏液攻击究竟是怎样实现的。后来，研究者们渐渐发现，触发攻击的并不是盲鳗自己，而是周围的水。
Part.1
不要搅动那里的水
一只盲鳗身上，大约有100个黏液腺(slime gland)负责释放黏液。起初，它们分泌的黏液可能不到5毫升，连小小的一个茶匙都盛不满。但在受到攻击的0.4秒过后，几毫升的黏液就可以变成满满一桶史莱姆，比原来的体积扩大了约10000倍。
2017年，一辆卡车载着13箱共数千只盲鳗，在美国俄勒冈州的高速公路上发生了事故。有新闻报道说，当时卡车司机为避开施工区而猛踩刹车，结果一箱盲鳗飞出，撞上了对向驶来的一辆小轿车，又导致4辆车相撞，一位司机轻伤(和大部分盲鳗死亡)。许多盲鳗和黏液洒在路上，随后的几小时交通状况一片混乱，相关部门不得不用推土机和高压水枪来清理现场。
被盲鳗袭击的汽车(图片来源：Oregon State Police)
当生存遇到压力时，盲鳗会产生大量的黏液，人们对这个现象可能并不陌生。不过对盲鳗来说，“压力”究竟是指怎样一种状况，又为什么能让黏液急剧扩张？
回答这个问题之前，我们先要知道盲鳗制造的是怎样的黏液。这种可以迅速变大一万倍来打击敌人的黏液中，除了水和黏液素等常规成分之外，还有一种十分关键的要素——纤维。
端丝细胞制造的线团(图片来源：Winegard et al, 2014)
这些纤维是由盲鳗黏液腺里的端丝细胞(gland thread cell)制造的，又细又长。平时，这些细丝成捆存在，就像一团一团精心缠好的纱线。而一旦盲鳗被捕食者攻击，或者感觉到周遭的威胁，线团会在毫秒级的时间里解散开来。当然，无事发生的时候，线团们也会悄悄地松动，只是速度要慢许多。
线团飞速崩解的过程，很可能就是盲鳗黏液猛然扩张的秘诀。那么，当盲鳗遇险时，应该是出现了某种形式的外力，把不计其数的线团拉开，帮助史莱姆瞬间变大。
威斯康星大学麦迪逊分校的数学教授让-吕克·蒂弗(Jean-Luc Thiffeault)说，曾经有科学家试过把盲鳗的线团放进盐水里，在没有外力的情况下，等一个线团松开需要数小时。但当人们开始在水里不停地搅拌，线团松动的进程明显加快了。
蒂弗教授相信，就是这波搅拌操作触发了盲鳗的技能，但还要用数学模型来验证——看水中涌起波澜时，线团受到的力是否足以让它立刻解捆，换句话说，如果仅靠这一种原理，盲鳗能否在短时间内释放出巨大的史莱姆。
但在开始建模之前，蒂弗教授的两位研究伙伴，伊利诺伊大学香槟分校(UIUC)机械工程系的兰迪·埃沃尔特(Randy Ewoldt)教授和他的学生高拉夫·乔杜里(Gaurav Chaudhary)，要用显微镜观察一个线团解捆的过程。在此基础上搭建数学模型，可能会更得心应手。
Part.2
两股力量的拉扯
通常来说，哪怕一卷纤维缠绕得再紧密再有序，它也会有个散漫的线头。只要用力拉动线头，就很容易破坏线团。
于是，乔杜里和埃沃尔特做了一项小实验。他们从大西洋盲鳗身上取下一个线团，并(利用线团和底物之间微弱的作用力)把它固定在一处。然后，科学家用一根注射器的尖端，黏住线团末端松散的线头。当注射器朝远方移动，线头会跟着它走，随之拽出更多的纤维，让线团逐渐散开。
线团解开的过程(图片来源：原论文)
一开始飘在外面的那一小段纤维，和被它解放出来的下一段纤维，就是科学家建模时关注的焦点。蒂弗教授说，这跟胶带差不多：我们用胶带的时候，得先找到它的末端在哪，然后用指甲抠开，但如果胶带末端已经“放飞自我”，就可以直接开撕了。
蓝为最初在外面自由活动的一段线，红为被扯出的一段线(图片来源：原论文)
纤维作为盲鳗黏液的一部分，被黏乎乎的流体围绕着。当周遭的水被搅乱的时候，那些黏性流体会给在外游荡的线头提供拉力，从线团里扯出更多的纤维，就像我们手撕胶带一样。与此同时，正在瓦解的线团也会制造阻力，阻挠纤维离开自己。
那么，这两股力量一定要足够悬殊，才能让线团顺利解散，释放出巨大的史莱姆。科学家说，两股力的比值要达到一个临界点。他们根据数学模型得出的结论是，当盲鳗在平静的水里自由活动时，这个临界点很难达到；想触发爆炸性的黏液技能，还是需要盲鳗被什么东西困住，比如有鲨鱼咬它一口(或者遇上车祸)。
不过，蒂弗教授大概也意识到，盲鳗未必懂得计算力的大小。他还补充了几句：“生物学不用那么精确的。实际情况会很混乱，可能一个线头被抓住又跑了又被抓。不过，只要足够多的线团都发生这样的事情，大史莱姆基本上就有了。”
看到这里，机智的你或许会产生疑问：迅速变大的黏液如此好用，盲鳗自己就不会被伤害吗？
Part.3
给身体打个结就好
盲鳗的黏液，是极度柔软的材料，就连果冻的硬度都比它高出10000-100000倍。它的主要成分是水，假如人类只用肉眼观察，未必能看出水里有史莱姆，有时要把手伸进去再捞上来，才发现拎起了一大片像鼻涕一样的东西。
图片来源：University of Manchester Media Relations via YouTube
这样的黏液，很适合钻进各种狭小的孔隙，堵住一些鱼类的鳃自然也不在话下。问题就在于，打击敌人的同时，盲鳗自己要如何从大型史莱姆的魔掌之中全身而退？
答案很巧妙：它们利用自己灵活的带状身躯打一个结，再从中丝滑地穿过，如此便可轻松脱身，避免落得窒息的窘境。
图片来源：B?ni et al, 2016
2016年，一组来自瑞士的科学家研究了其中的原理。盲鳗的黏液是非牛顿流体，流动性(或黏性)会随着受力的不同而改变，有时会更像固体，有时会更像液体。如果受到拉伸的力，盲鳗黏液的黏性会增强；而如果受到剪切力，黏液的各层流动的速度不一，黏性就会下降。
盲鳗给身体打结，就是在剪切黏液，降低它的黏性，给自己制造逃脱的机会。
图片来源：B?ni et al, 2016
不过，就算能摆脱黏液的控制，被鲨鱼咬过一口的盲鳗还能活下来吗？事实证明它可以，而科学家认为它们得以幸存的关键在于，盲鳗的身体非常松散，就像穿了一件很大的睡衣，里面空间充足，皮肤与肌肉的连接也很少。如果被鲨鱼咬了某一处，它只要搬到“大睡衣”里的其余空间，就又能继续生存了。
参考文献:
原论文：
https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsif.2018.0710
参考链接：
https://news.wisc.edu/unraveling-threads-of-bizarre-hagfishs-explosive-slime/
https://www.nature.com/articles/ncomms4534
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4931674/
https://www.nature.com/articles/srep30371
https://www.theatlantic.com/science/archive/2019/01/hagfish-slime/581002/
https://www.popsci.com/hagfish-slime-expands/
来源：环球科学本文已获转载授权，如需转载请联系原作者文章仅代表作者观点，不代表中国科普博览立场
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