你們有看過「透明」的血嗎？在多數人的認知中，血是紅色的；有生物學知識的人會進一步知道，自然界中還有藍色的血液，存在於龍蝦、烏賊等生物體內。但科學家在南極，發現一種特別的魚叫「南極黑鰭冰魚」，牠的血液是透明的，是目前已知的脊椎動物中，唯一擁有透明血液的生物。科學家 將該研究發表在《自然 – 生態與演化》上 。
南極黑鰭冰魚：生活在南極的冰冷海域，擁有透明的血液
這種擁有透明血液的魚叫「南極黑鰭冰魚（Antarctic blackfin icefish），下文簡稱冰魚」，學名是 Chaenocephalus aceratus，生活在靠近南極大陸海岸線的冰冷海水中，牠們沒有魚鱗、骨骼透明，而且牠們的血液中不含血紅蛋白和紅血球，擁有脊椎動物中獨一無二的透明血液。氧氣透過擴散作用，從海水中穿過魚鰭和皮膚，進入血液循環。
在基因的研究中，科學家發現冰魚為了生存，在演化過程中改變了基因，例如產生新的基因，讓一些蛋白質具有「防凍」功能，保護魚體不被南極海域的冰水凍傷。那麼這種透明的血液，是否也是演化的結果？為什麼除了冰魚，其他脊椎動物的血液都是紅色的？這個問題，我們要從早期的細胞開始談。
血紅蛋白是最有效率的攜氧媒介
賓夕法尼亞大學的生物化學和分子生物學教授 Ross Hardison 表示，細胞需要透過氧化還原反應完成代謝，而在生命起源時期，為了提升代謝效率，細胞中出現了一種環形分子：卟啉。當卟啉得到一個金屬原子，例如鐵或銅，它們就會獲得更強的親氧性，代謝效率因而提升。而血液之所以是紅色，就是因為裡面的鐵；至於藍色血液，則是銅離子的顏色。
初期生物構造簡單，只需要透過擴散作用就可以讓所有細胞獲得氧氣；但是生物構造變複雜後，就需要循環系統，提供細胞所需的氧氣，而最有效率的攜帶氧氣媒介就是血紅蛋白。由於脊椎動物的構造極為複雜，因此用血紅蛋白攜帶氧氣最有效率，因此絕大多數的脊椎動物，例如貓、狗、人，血液是紅色的。
而人類的紅血球在氧氣運輸效率上更是進步到了極致。人類的紅血球有兩個凹陷的圓盤，提升表面積 – 體積比，因此可以攜帶更多的血紅蛋白和氧氣。
南極海域含氧量高，冰魚沒有血紅蛋白也可以生存
相較於脊椎動物的紅色血液，無脊椎動物的血液顏色更多樣。血紅蛋白具有一些缺點，例如在環境氧氣不足的狀態，血紅蛋白的表現就不佳，而且容易和一氧化氮、一氧化碳結合，造成中毒；此外，血紅蛋白的效率在低溫也較低。因此生活在寒冷海域的生物，以及某些無脊椎動物會採用血藍蛋白，雖然攜帶氧氣的效率比不上血紅蛋白，但是傳遞方式簡單，不需要紅血球，可以直接溶解在血漿當中攜帶氧氣。
至於冰魚的透明血液，起初科學家假設，這可能是冰魚在演化過程中，對寒冷地區的一種適應。但後來的研究發現，冰魚能在缺乏血紅蛋白基因的狀態下生存，是實上是一種萬幸，因為這種突變是致命的，但南極的冰冷海水比其他海域的溫暖海水溶解了更多的氧（水的溫度愈低，溶氧量愈高），因此冰魚可以在缺乏血紅蛋白的協助下，攜帶足夠的氧氣給身體細胞，在南極的海水中生存著。
參考資料來源：
1.《Nature ecology & revolution》：〈Antarctic blackfin icefish genome reveals adaptations to extreme environments〉
2.《Quantamagazine》：〈Icefish Study Adds Another Color to the Story of Blood〉
3.《環球科學》：〈 一个致命的意外，让它拥有独一无二的透明血液 〉
（本文提供合作夥伴轉載。首圖來源：twitter）
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