在鯊魚眼中窺探年齡

編譯｜兆深沉

在鯊魚眼中窺探年齡

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小頭睡鯊或將成為海洋界“活久見”冠軍

格陵蘭鯊是體型最大的鯊魚之一，經常出沒于地球上靠近兩極寒冷的海域，由于它外表丑陋，行動緩慢且肉中有毒，因此長期以來并沒有獲得過太多的關注。不過今2016年8月，在北冰洋寒冷的深海里居住的一類“特立獨行”的鯊魚——小頭睡鯊（也叫格陵蘭鯊）卻引起科學界很大的關注。它們的居住深度可達水下2000米，體型龐大，成體身長通常在4～5米，游泳速度卻只有0.34米/秒。除了游泳是“龜速”，它們還有比烏龜還烏龜的地方：超凡的壽命。

來自丹麥哥本哈根大學的朱利爾斯·尼爾森和同事利用碳14測年法對小頭睡鯊的壽命進行了研究，結果發現一只體長5米的雌鯊的壽命甚至達到了392±120歲！換句話說，它甚至可能是明朝正德皇帝在位時就已存在，或者至少是清朝乾隆年間出世的老壽星。如果屬實，這項數據將使得小頭睡鯊一舉成為目前已知最長壽的脊椎動物。尼爾森的研究論文在2016年8月15日發表在《科學》（Science）雜志上。

小頭睡鯊主要的棲息地是北冰洋的北部，但是人們也同樣在墨西哥灣以及西班牙的加那利群島這些相對“熱帶”的地區發現過它們的蹤跡。因為即使是在這些地區，深海的溫度同樣是很低的。小頭睡鯊可不在乎沙灘上有沒有棕櫚樹，對它們來說，那里的深海一樣可以生活。不過，它們還是在北冰洋逗留得更多。由于小頭睡鯊的生長速度很慢，每年生長甚至還不到1厘米，而它們的成年體長又極大，因此它們的壽命就成為一個很吸引人的話題。

在2010—2013年間，研究者從商業漁船和科研項目意外捕撈到的小頭睡鯊中選取了身受致命傷的個體，對它們進行安樂死。這些個體的體長會被測量，并被摘除眼球——它們的晶狀體核是研究者推測它們壽命的關鍵所在。

小頭睡鯊幾乎沒有可以用來測定年齡的組織。因為不像硬骨魚類那樣擁有鈣化的組織，事實上大部分鯊魚的年齡測定都不容易。尼爾森與他的同事也不是第一批要面對這種問題的人。比如有其他研究者就在研究鯨時用到了眼睛。他們也因此得到許多啟發。晶狀體是一種高度特化的組織，在它的內部有非常多的結晶態的蛋白，這些蛋白結晶在代謝上是非常不活躍的，你幾乎可以把它視為活的生物體中“死的”組織。盡管如此，晶狀體還是不斷生長的，大的鯊魚個體里的晶狀體就比小鯊魚的要大。于是尼爾森與他的同事把晶狀體一層層剝開，取得最核心位置的晶狀體核——這一結構中的蛋白質在鯊魚還是幼崽的時候就有了。

有了這些小頭睡鯊的晶狀體核，尼爾森采取放射性碳定年法（也稱碳14測年法）來估測它們的大致壽命范圍。在所有的樣本中，最大的兩條小頭睡鯊的壽命分別預計為335±75歲和392±120歲；體長小于3米的小頭睡鯊應該不足100歲，而體長達到5米的那些龐然大物們則至少應該已經有了272歲的高齡——如果估計準確，它們的壽命已經打破了弓頭鯨保持的211歲的脊椎動物長壽紀錄。這批小頭睡鯊中最大的鯊魚體長為502厘米，而按照研究者的估算模型，小頭睡鯊的體長極限可能是546±42厘米，這也確實很接近目前發現的小頭睡鯊的體長紀錄。

鯊魚年齡的測定一直是個難題

在上世紀30年代，魚類生物學家們總共標記了400條鯊魚，唯一的成果就是發現了這些鯊魚大約每年生長1厘米，然而在確定年齡方面，當時的科學家們對之一籌莫展。

一直以來，鯊魚年齡鑒定的方法有硬組織鑒定，長度頻率分析等，其中主要硬組織材料有椎骨、背棘和神經弓等，通過觀察硬組織上的輪紋結構，判斷魚類年齡和生長情況，但是某些深海鯊魚由于硬組織鈣化程度較低而難以提供準確的年齡信息，因而較難分析年輪和魚類生長之間的關系；而且某些鯊魚類更是缺少硬骨組織，如真鯊目、六鰓鯊目為無硬棘鯊魚類。鯊魚椎骨輪紋受多種因素的影響，環境因素如溫度、光周期的改變會帶來魚體的生理變化，從而影響椎骨生長輪紋的形成；餌料的缺乏會導致椎骨中形成微小的細紋，從而引起讀齡時的誤差，增加了年齡鑒定的難度。

利用硬組織上的輪紋鑒定魚類年齡是最傳統的方法。荷蘭的Leeuwenhoek 最早發現鯊魚硬組織上的輪紋可鑒定年齡。在鯊魚年齡鑒定中應用最廣泛的材料是鯊魚的脊椎骨，硬棘和神經弓一般是作為輔助性的材料。椎骨在深海鯊魚的年齡鑒定中，由于精確度較低，故研究者大多利用背棘或神經弓進行鑒定。

根據硬組織進行年齡鑒定具有其優勢處，但也存在較多的不足之處：第一，由于魚體可能會受到環境和餌料等的影響，或自身硬組織鈣化程度較低等而造成椎骨年輪難以辨認；第二，鑒定方法的選擇和實驗樣本的選擇等都有可能產生誤差，同時由于鑒定者認識和經驗的不同，不可避免地會出現偏差，因此需要進行檢驗來區分隨機誤差和系統誤差。

體長頻率分析法在鯊魚年齡鑒定中用途廣泛，長度頻率分析法優點在于其不僅適用于熱帶、亞熱帶魚類，也適用于溫帶魚類；同時長度頻率數據進行種群參數估計可彌補通過硬組織年齡鑒定擬合的生長曲線無法描述1 齡以內生長情況的缺陷。但這種方法也有其局限性：第一，每種漁具對漁獲物都有一定程度的選擇，因此在所捕的漁獲物中很難同時包括所有年齡組的樣本，因此針對這種情況最好的方法就是采用若干種不同漁具采樣，從而獲得準確、隨機的各年齡組的樣本；第二，由于魚類在性成熟后，體長生長速度會減慢，故高齡魚在衰老期可能會出現長度生長停滯的情況，這樣各年齡組長度分布可能出現重疊，從而出現錯誤結果。上述兩種鑒定方法各有優缺點，硬組織鑒定法應用較為廣泛，而長度頻率分析一般僅適用于年齡較小、世代重疊較少的鯊魚類。在鯊魚類年齡和生長研究中，這兩種方法常常結合起來應用，從而提高年齡鑒定的準確度。