所以到底啥是“蓝眼泪”？为何蓝眼泪爆火的背后，闪现出了不少“国家队”级的助推身影？

今天，阿信就结合自家这本被打出了8.7高分的科普好书——《深海有光：探索生物发光奥秘的生命之旅》，为你带来一场海洋基础科学之旅。

在建设海洋强国的当下，当我们的目光投向海洋中的美景，或许并不只有旅游业上的意义。

美国海洋学家、麦克阿瑟“天才”奖获得者、深海发光生物研究领域的权威，伊迪丝·威德在这本趣味性十足的小书中，试图阐明：

作为一门涵盖了物理学、化学、生物学、地理学等多个学科的综合性基础科学，海洋科学，在人类海洋探索、海军技术、海洋利用和保护等领域有着不可或缺的关键作用。

而这一切的起点，都源于一代代的人对海洋用不枯竭的好奇心，研究海洋中的发光生物，便是拉近我们与海洋距离的最直接方式。

所以接下来，我们首先解一下——

大海，为啥会闪现出蓝色的荧光？

光，在宇宙中，属实是一种平淡之物。

绿色植物利用光的能量，从二氧化碳与水中合成糖，在此过程中产生副产品——氧气。

这是我们从小就能背诵的一条基本理论。

但“生物发光”的性质就完全不同了！对于技能平平的我们而言，这就是一种近乎“魔法”的特异功能！

在一片漆黑的大海里愉快地戏水，周边的水花似熔化的蓝宝石喷薄盛放，向前游动时，你将被笼罩在闪闪发亮的星尘光环里，伸出手微微晃动，便能看到点点火星从指尖飞出……

这样的场景，相信不少小伙伴都是从电影《少年派的奇幻漂流》中第一次知道：

长久以来，不少国人都认为，这种“荧光海”只发生在波多黎各、澳大利亚等4个国家中的7个地区。

但实际上，这一现象远比我们想的更为普遍，并激发了地球上各个海洋民族，一代又一代人的持续好奇。

在古代，这一现象被太平洋诸岛上的航海民族们作为航海指引，沿用了好几千年。

他们将之称之为“te lapa”——意指，海面下1 英尺至6 英尺处以条纹和闪光形式来回窜动的亮光。

最优秀的航海家可以通过海洋发光模式判断陆地的距离。在离岸80英里至100 英里处光线最亮，而在离岸8英里至9英里处基本消失。

但这些早期的航海家们并不知道海水为何会发光。例如，亚里士多德将这种夜间扰动海洋时出现的光芒描述得近似闪电。

18世纪，马萨诸塞州州长詹姆斯·鲍登的实验发现，海水中的光亮在滤布过滤后即被清除，他告诉好友富兰克林：

亮光很可能是由大量漂浮于海面的小动物造成的。

海中的夜光藻

而这些“小动物”，有一些后来被确认是庞大的鞭毛藻家族中的一员，它的学名非常优美，叫“夜光藻” （Noctiluca scintillans） ，意为“ 闪烁的夜光”。

显微镜下的夜光藻

而人类真正在这一领域取得突破的时间，则迟至1972 年。

主角之一，正是《深海有光》的作者，伊迪丝·威德。

通过一项设计精良的实验，她们的团队发现，生物发光很可能起到了防御作用。

这项实验利用鞭毛藻的昼夜节律，证明桡足亚纲生物这种常见的鞭毛藻捕食者，捕食夜间发光细胞的概率较小。

伊迪丝·威德，海洋生物学家

威德还发现，闪光之间也是存在巨大差异的。

大多数发光鞭毛藻与纺锤梨甲藻不同，它们零星的闪光暗淡而短促。这些鞭毛藻大多有毒，表明闪光是毒性的警告。

与之相比，纺锤梨甲藻第一次闪光的亮度要强一百多倍，因此，有可能 是一种足以引起捕食者注意的求救信号，意在照亮攻击者，使其暴露在天敌的视野中。

舌甲藻外观以及它在加州沿海形成的蓝色波浪，图：Wiki

大自然往往比我们所理解的要复杂许多，多年以来，为验证防盗警报论与毒性警告假说，科学家展开了无数次实验，有时会得出相互矛盾的结果。

直到最近几年，海洋生物学家才终于证明，在发光与不发光浮游生物的低密度混合物中，桡足亚纲生物会选择性地摄食不发光食物。

另一方面，海洋生物学家发现，纺锤梨甲藻这样的高亮度鞭毛藻只需一次闪光就足以引来鱼类捕食者，发挥着防盗警报的作用。

大连荧光海，图：央视新闻

最近研究成果则表明，鞭毛藻甚至能提前感知捕食者的存在，并相应调整其防御措施。

总而言之，发光，是海洋生物基于深海的黑暗环境，通过千百万年的时间进化而来的一种求生策略。

水晶果冻水母、凤眼乌贼、胡须海魔、肩灯鱼、绿鹦鲷、鹅绒肚灯笼鲨……它们发出了海洋中最绚烂的蓝色混合色——蔚蓝色、钴蓝色、天蓝色、青石色、霓虹蓝色。

这超自然的色彩并非阳光的反射，而是产生于自身的一种化学冷光。

生命产生光亮需耗费巨大的能量，如此规模的能量消耗意义重大，如果能解开“冷光之谜”，摆在人类面前的，将是一场伟大的新技术革命。

为啥，非要搞清楚“大海发光”不可？

说出来你有可能都不信，事实上关于“蓝眼泪”，时至今日人类的未知远大于已知。

其中还隐藏了20世纪，美国和苏联两个超级海洋强国在科技、军事以及谍报领域激烈竞争的暗线，精彩纷呈。

上面，我们提到，通过“蓝眼泪”，太平洋诸岛的先民们可以找到陆地，渔夫可以用来搜寻鱼群，这些都是有利的方面。

但对于那些存心要“隐身”的行业来说，“蓝眼泪”的出现则预示着大难将至——比如，潜艇和航母。

那是1954 年，大名鼎鼎的“阿波罗13 号”载人登月任务的指挥官吉姆·洛弗尔还是一名美国海军飞行员时，正在日本海的“香格里拉号”航空母舰接受训练。

吉姆·洛弗尔

夜晚归航途中，战斗机所有仪表读数全部停摆、所有的灯光全部熄灭，身处绝望的黑暗之中，他无意中发现了水中微弱的闪光痕迹。

那是航母身后湍流激发的生物发光现象，洛弗尔跟着这条被照亮的拯救之路，成功回到了母舰。

肉眼都能做到的事，同理，那卫星能否通过探测生物发光从而识别出对敌方潜艇周身的光亮呢？

冷战期间，美苏阵营的情报机关都围绕这一命题下足了功夫。

1981 年，在海军海洋学家的倡议下，美国海军试图攻克这一难题，从而为全世界测量生物发光现象提供标准。

伊迪丝·威德的导师吉姆·凯斯，基于她的论文研究，上交了一份提案，并由威德负责项目中的所有实质性工作。

这个项目属于海军，缩写名称定为：规定刺激下高摄入深海光度计 （the High Intake Defined Excitation Bathyphotometer） ，简称HIDEX-BP。

研发过于复杂，这里略去不谈，总之，进度很顺利，HIDEX 很快就迎来了首次实地测试：从非洲西北海岸外的加那利群岛到佛罗里达，在500 英尺深处测量生物发光。

海中的夜光藻

作为首席科学家，伊迪丝·威德的首次带队，除了严肃的科学探索之外，花边新闻也非常精彩。

登船后不久，她惊讶地发现一艘巨型苏联海洋科考船赫然停靠在后方的码头， 与此同时，船厂的焊接工居然出现在她的实验室，靠着团队另一位科学家的肩膀，手指HIDEX软件询问问题。

随后发生的事就更难说清了。

海军船艇的无线电室是保密空间，只有获得相关许可者方能入内。但出航前夜，无线电员上岸休息，和几位苏联水手去了酒吧。

在大量酒精的影响下，他被苏联人说服，邀请对方进入伊迪丝·威德科考船的无线电室。

博士研究生时期，准备下潜中的伊迪丝·威德。

伊迪丝·威德回忆，这次的情报攻防战，后来出现在一个有趣的附加产品中。

一年后发表于《海洋学》期刊的科学论文，这篇由几位苏联科学家联合发表的论文自诩开发出一款全新深海光度计，外观与HIDEX 一模一样，内部却毫无相似之处。

对于美国海军而言，HIDEX-BP可以回答这样一个问题：当潜艇在夜间以一定的速度和深度穿过某片海域，它将激发何种程度的生物发光，是否能从海面探测到？

而对伊迪丝·威德自己来讲，HIDEX 为探索生物发光“雷区”的本质带来了全新视角。最为惊喜的发现莫过于一层极薄的高强度生物发光水域，厚度不超过20 英寸，其存在对海军有明显战略意义。

比利时海港口里发光的夜光藻，图：Wiki

而在海洋生态学领域，一场有关海洋中生命分布情况的认知革命正在酝酿，此次发现正是其中的关键。

长期以来，由于渔网捕捞的生物混乱繁杂，人们普遍认为海洋就像一锅汤，各色生灵混在一起。但随着基于声学、光学、机械等的全新样本采集技术的出现，科学家得以在更加细分的范围内观察海洋生命。

距离的拉近让我们愈加清晰地看到“斑块”的存在，海洋动物并非均匀分布，而是结伴成群。

探索这些散落斑块的性质与成因是海洋生态学面临的重大挑战。捕猎需要大量能量，因此摄入的食物必须足够丰富，摄入总热量必须大于消耗。

计算结果表明，许多捕食者赖以为生的猎物在海洋中的平均密度并不足以维系其生命，也就是说，捕食者们必须通过某些手段找到密集的猎物聚集地。生物发光会是达成目的的一种方式吗？

南象海豹

毕竟，有证据表明，南象海豹（ southern elephant seal ）就会利用生物发光寻找食物。

占据地球99.5% 生存空间的大海

人类究竟了解了多少？

在阅读《深海有光》的过程中，你会频繁地读到“假设”“可能”“也许”“未知”这样的字眼。

这不禁让人困惑：占据了地球变面积71%的海洋与我们相伴了数百万年，时至今日，人类对它究竟能有多了解？

作为一名海洋学家，伊迪丝·威德给出的答案是，我们对海洋的探索只有5%，而对深海的探索甚至不到0.05% ！

人类对大洋底部的测绘水平甚至赶不上月球背面。

而从三维现实来看，即使把最高的树木与地下数英尺都包含在内，与海洋占据地球99.5% 生存空间的惊人体积相比，陆地微不足道。

巨大的水压曾将我们拒之门外，如今已被克服，但高额开销却成为了另一个绊脚石。

威德说，其实，海洋生物学面临的最大阻碍是一种普遍的错误认知，即人类对地球的考察已经穷尽，这个星球上的每一寸空间都已经过攀登、跨越与探察。有时候，这也被当作太空探索的理由之一。

而真实情况是，未知的大海广阔无垠，其范围远远超过我们已经涉足的地域。我们似乎已陷入一种矛盾的闭环——因缺乏探索而无法认识到深海那神秘奇幻、惊心动魄的魅力，结果更不可能提起兴趣一探究竟。

雪上加霜的是，我们尚未了解海洋，却已开始肆意破坏。

深海礁环冠水母

在人类历史的长河中，我们始终先探索后开发，但这一模式在海洋中发生了逆转—尚未探清海洋环境，就率然大量开发资源。

短短60 年间，我们对海洋的改变就已超过了人类存在以来的其余20 万年：

渔船撒下足以容纳十几架巨型喷气式飞机的大网，肆意捕捞大型鱼类；

用以捕捉金枪鱼、剑鱼、比目鱼等捕食者的多钩长线延伸100英里，常常误伤海龟、海豚，乃至潜水的海鸟；

无情的鱼叉之下，庞大而聪慧的鲸类几近灭绝；

底拖网渔船拖着巨大的配重渔网横扫海底，富有生灵的水下花园瞬间化为荒芜的瓦砾堆，几百年内再无复苏的希望。

我们向海洋索取鱼虾、乌贼的同时，却“回馈”以塑料、垃圾与毒素。

据估计，到2050 年，海洋中塑料垃圾的重量将超过鱼类。大洋深处，放射性废物、多氯联苯、汞和氯氟碳化合物的踪迹屡见不鲜，已经影响到附近的生命。

我们正处在大规模破坏海洋生态系统的边缘。

在过去的几个世纪里，海洋竭力吸收我们燃烧古老封存碳（化石燃料）而释放的大量二氧化碳，从而维持至关重要的碳循环平衡。在此过程中，二氧化碳溶于水产生的碳酸使海水不断酸化。

海洋还持续吸收着大气层中温室气体累积而产生的额外热量，热量的聚集带来许多引人忧虑的影响。

海水变暖，冰川融化，海流的流向可能随之发生变化……

类似的灾难不胜枚举。

但即使是这样， 伊迪丝·威德也不愿意过度渲染危机。

她认为 积极探索始终是人类赖以生存的关键，如今我们比任何时候都更需要伟大的探索者。

一只美洲大鱿鱼被附在拍摄《蓝色星球 II》潜水器前方，图：《深海有光》

非科学界人士往往对“深海生物发光”这类研究感到困惑，不明白它的重要性。

伊迪丝·威德认为，若要回答这个问题，首先需要明确基础科学与应用科学之间的区别。

应用科学解决具体问题，比如如何预防脊髓灰质炎、如何治疗癌症。

而基础科学所回答的问题由好奇心驱动，比如：一种生物是如何发光的？研究者不会预设具体应用场景，驱动他们的仅仅是人类探寻事物运作原理的根本欲望。

历史上许多伟大的科学发现都来自基础科学，所有应用科学也都建立在基础科学之上。

世界不会因缺少奇迹而灭亡，却会因缺乏惊奇之心而陨落。

我一直认为，生物发光能向更多人揭示这个隐秘世界的神奇之处。

这些人对地球生命何以存在毫无认识，大多数人也因此漠不关心。我相信这是一盏激发想象力的明灯，能够点燃人们与生俱来的好奇心。而正是这种好奇心，定义着人类的内核。

伊迪丝·威德如是说。

卡梅隆、达利欧钦佩的深海探险者

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