ماهی‌ها چگونه در اعماق اقیانوس زنده می‌مانند؟

اواخر ماه مارس، دانشمندان از نوعی ماهی فیلم‌برداری کردند که در عمق بیش از هشت کیلومتری آب شنا می‌کرد و رکورد جدیدی برای عمیق‌ترین ماهی ثبت‌شده توسط انسان به ثبت رساندند. دوربین خودفرمان از نوع ناشناخته‌ای از حلزون‌ماهی جنس سودولیپاریس (Pseudoliparis) فیلم‌برداری کرده بود که در عمق ۸۳۳۶ متری آب در درازگودال ایزو-اوگاساوارا در جنوب شرقی ژاپن شنا می‌کرد.

به‌گزارش بی‌بی‌سی، عمیق‌ترین ماهی ثبت‌شده قبلی، حلزون‌ماهی ماریانا (Pseudoliparis swirei) بود که درحال شنا کردن در عمق ۸۱۷۸ متری آب، بین ژاپن و پاپوآ گینه نو در گودال ماریانا دیده شد.

عمیق‌ترین بخش‌های اقیانوس با عنوان ناحیه فراژرف یا ناحیه هدل شناخته می‌شود. (هدل برگرفته از نام خدای یونانی هادس، خدای عالم اموات است). ناحیه فراژرف که از ۶ تا ۱۱ کیلومتری امتداد دارد، مکانی بسیار نامساعد است که ویژگی‌های تاریکی مطلق، فشار خردکننده و دمای نزدیک انجماد را دارد.

دانشمندان مدت‌ها بر این باور بودند که زندگی در اعماق اقیانوس به دلیل شرایط بسیار نامساعد غیرممکن است، اما این تصور در سال ۱۹۷۷ تغییر پیدا کرد. در آن زمان، تیمی از ایالات متحده وسیله‌ی نقلیه کنترل‌شونده از راه دوری را به عمق ۲۴۴۰ متری آب اقیانوس آرام فرستادند تا از چاه‌های گرمابی عکس بگیرند (جایی که آب دریا با ماگما برخورد می‌کند). آن‌ها از کشف این موضوع شگفت‌زده شدند که چاه‌های اعماق دریا سرشار از حیات هستند.

از سال ۱۹۷۷، دانشمندان علوم دریایی حدود ۶۰۰ گونه را در اطراف چاه‌های گرمابی شناسایی کرده‌اند که قبلا دیده نشده بودند. گاستروپود پوسته‌پا (Chrysomallon squamiferum)، نوعی حلزون با زره آهنی و خرچنگ جدیدی به نام خرچنگ هوف (Kiwa tyleri) ازجمله این گونه‌ها هستند.

دانشمندان مجذوب این اکتشافات و توانایی این گونه‌ها برای زنده‌ماندن در فشارهای بالا، دمای بسیار سرد و تاریکی منطقه هدل شده‌اند. ابی چپمن، پژوهشگر کالج دانشگاهی لندن که موجودات اطراف چاه‌های گرمابی را مطالعه کرده است، می‌گوید فشار در کف درازگودال ماریانا ۱۰۸۶ بار است و مانند این است که ۱۰۰ فیل روی سر شما ایستاده باشند.

جانوران دریایی که در ناحیه فراژرف زندگی می‌کنند، در سطح سلولی سازگاری‌هایی پیدا کرده‌اند تا بتوانند این شرایط دشوار را تحمل کنند.

موجوداتی مانند سخت‌پوستان دوجورپای غول‌پیکر و حلزون‌ماهی ماریانا دارای غلظت بالایی از مولکول‌های ارگانیکی به نام پیزولیت هستند (نام این مولکول‌ برگرفته از واژه یونانی piezin به‌معنای فشار است) که مانع از این می‌شود که پروتئین‌ها و غشاهای سلولی تحت فشارهای بالا متلاشی شوند. مولکول‌ها با افزایش فضایی که پروتئین‌ها درون سلول‌ها اشغال می‌کنند، با وزن ستون آب اطراف مقابله می‌کنند. به‌گفته تیم شانک، زیست‌شناس اعماق دریا از موسسه اقیانوس‌شناسی وودز هول در ماساچوست، این پدیده مانند قراردادن تیرک‌های نگهدارنده چادر است.

مطالعات نشان می‌دهند مقدار مولکول پیزولیت تری‌متیل‌آمین ان-اکسید (TMAO) در موجودات اقیانوسی متناسب با عمق زیستگاه آن‌ها افزایش پیدا می‌کند. پژوهشگران دانشگاه لیدز در مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۲ به این نتیجه رسیدند که TMAO با تشکیل پیوندهای هیدروژنی قوی با مولکول‌های آب، مانند نقطه لنگری درون شبکه آب عمل می‌کند. این امر به ارگانیسم اجازه می‌دهد تا برابر فشار شدیدی که تحت آن قرار دارد، مقاومت کند.

ماهی‌هایی که نزدیک‌تر به سطح اقیانوس زندگی می‌کنند، دارای بادکنکِ شناوری هستند؛ اندامی پر از گاز که به کنترل شناوربودن این ماهی‌ها کمک می‌کند. ماهی‌های اعماق دریا مانند حلزون‌ماهی بادکنک شناوری ندارند، زیرا اختلاف فشار بین حفره پر از گاز و آبی که از بیرون به داخل فشار می‌آورد، موجب پاره‌شدن این ارگان خواهد شد.

در ادامه، فیلم گونه‌ای از حلزون‌ماهی را تماشا کنید که در عمیق‌ترین نقطه ثبت‌شده توسط دانشمندان، شنا می‌کند. ۱۵ ثانیه اول ماهی رکوردشکن را نشان می‌دهد و ماهی‌های بعدی که نشان داده می‌شوند، در اعماق کمتر قرار دارند.

در اعماق اقیانوس، نور مستقیم خورشید وجود ندارد، بنابراین موجودات نمی‌توانند برای تبدیل انرژی خورشید به قند بر فتوسنتز تکیه کنند. درعوض، آن‌ها برای تولید سوخت مورد نیاز خود از شیمیوسنتز استفاده می‌کنند. در این فرایند، آن‌ها از انرژی آزادشده از واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌کنند که در کف اقیانوس در اطراف چاه‌های گرمابی رخ می‌دهد. شانک می‌گوید: «آن‌ها به کمک مواد شیمیایی زندگی می‌کنند که از کف دریا خارج می‌شود.»

ماهی‌های اعماق دریا برای زندگی در محیط‌های کم‌اکسیژن نیز سازگار شده‌اند. برای مثال، براساس مطالعه‌ای که سال ۲۰۲۲ منتشر شد، غارماهی مکزیکی دارای سلول‌های قرمز خون بزرگ‌تری است که غلظت‌های بالاتری از هموگلوبین را تولید می‌کنند. هموگلوبین پروتئینی است که اکسیژن را در بدن حمل می‌کند. این سازگاری‌ها به موجودات اجازه می‌دهد تا در اعماق تاریک اقیانوس و در یکی از نامساعدترین محیط‌های روی زمین زندگی کنند.