本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
玻璃海绵正以惊人的速度占领南极海洋一块新近被阳光照射的海域，这让生物学家感到惊讶，他们此前并不知道玻璃海绵有如此强的生长能力。事实证明，玻璃海绵体内蕴藏的能力也相当惊人。
正如上个月广泛报道的那样，故事是这样的：尽管超过30%的南极大陆架常年被漂浮的冰架覆盖，但冰架正在消融。位于西南极半岛的拉森A冰架于1995年崩塌，拉森B冰架于2002年崩塌，这很可能是气候变化造成的。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保未来能够继续推出关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的报道。
在冰架崩塌之前，生活在冰层下的生物必须从远处漂来的食物中获取营养，因为地表水域从未被照亮过。在那段时间里，海底的主要大型物种是柄海鞘或被囊动物——一种与脊椎动物关系密切的生物（成体安静地过滤海水，但幼虫可以游动，并具有类似脊椎的脊索，这让它们看起来非常像蝌蚪）。
然后，冰层崩裂了。一辆探测车在拉森B冰架崩塌五年后的2007年访问了该区域。它又在2011年访问了一次。这时，海洋生物学家的下巴都惊掉了。根据研究玻璃海绵的德瑞科学家团队的研究，以及他们在7月22日出版的《当代生物学》杂志上发表的发现，在短短四年内，玻璃海绵的生物量翻了一番，某些体型级别的玻璃海绵数量增加了两倍。
这些生物之前在南极洲麦克默多海峡被科学家观察到在十年内没有明显的生长。这种海绵可以长到6英尺高（因此成为地球上最大的海绵之一）。科学家们曾认为它们代表了漫长演替过程的最终产物，这个过程需要几十年甚至几个世纪才能形成——就像海底的巨型红杉一样。然而，现在它们似乎像生命力顽强的野草一样生长。该团队得出结论，玻璃海绵可能具有“繁荣与衰退”的生命策略，它们可以快速生长或进入半休眠状态。他们推测，来自新照亮水域的食物大量涌入，加上来自海底的食物因冰层消失而重新悬浮，这两种因素共同推动了它们的蓬勃发展。
以下是两张照片，对比了2007年和2011年的海底代表性景象。在第一张图片中，柄状的、略带暗示性的被囊动物非常明显。红色箭头指示的是玻璃海绵。
请播放歌曲“杰弗逊一家”。
海绵的生活
大多数关于这项发现的报道都忽略了玻璃海绵有多么的奇异——即使对于海绵来说也是如此，而海绵在动物界中已经非常奇异了。普通海绵——多孔动物门的大多数成员多孔动物门——存在于介于群落和个体之间的灰色地带。它们很可能是最早进化出来的动物之一，并且肯定是第一批从动物进化主干上分离出来的动物之一。因此，以其他动物的标准来看，它们具有一些奇异的行为。
例如，最著名的生物学学生海绵实验是将海绵无情地挤过筛子。当你让你的海绵提取物静置一段时间后，单个细胞将开始忙碌地将自己重新组装成一个单一的有机体。用大多数其他动物尝试这样做会产生截然不同的结果。
“普通”海绵内部的细胞没有连接成真正的组织（如肌肉组织或神经组织），但它们确实会分化。有些细胞专注于运输食物，或防御入侵者，或敲打鞭毛以移动水并捕获猎物（主要是细菌）。许多海绵会构建由蛋白质、二氧化硅或碳酸钙制成的尖锐的微观骨针，以帮助支撑它们的身体并防御捕食者。很少有生物能够忍受一顿布满针刺的食物。
奇特的玻璃屋及其奇特的居住者
玻璃海绵之所以得名，是因为它们也制造二氧化硅骨针，并将它们连接成精致、复杂的半几何玻璃骨骼。骨针通常是六角形的（像一组笛卡尔XYZ轴），但也可以呈现各种令人惊讶的形状，你很快就会看到。最早的海绵可能是玻璃海绵，即使在它们最早的前寒武纪和古生代化石中，我们也能看到它们惊人的几何美感。例如，Hydnoceras化石看起来像是穿着格子呢，但实际上是由类似分形交叉矩阵组成的。这种特殊的结构似乎已经被放弃了。
在现代玻璃海绵中，许多物种还会分泌锚定骨针“根”，类似于成束的光纤电缆，或束棒状的玻璃纤维。正如你可能从这种结构中猜到的那样，玻璃海绵似乎偏爱由柔软沉积物组成的深海、安静的海底，它们将锚定根插入其中。它们在南极水域中非常丰富，并且经常似乎是那里生命的主要形式。
让我们来看看其中的一些特征。下面你看到的是1904年德国雕刻的玻璃海绵Chaunangium。顶部是其六角形骨针的图纸。夹在它们中间的是许多水平的棒状骨针，以及另一种类型的骨针，类似于放大后的烟花，分别位于左右两侧。值得点击图片查看并放大原始图像，以便更好地观察骨针。底部是生物本身，由那些根状的二氧化硅束支撑。
“火山口玻璃海绵Chaunangium，于1898-1899年瓦尔迪维亚探险期间捕获”，作者：弗朗茨·埃尔哈德·舒尔茨，1904年。出自《德国深海探险“瓦尔迪维亚号”1898/1899年科学成果》。公共领域。点击图片查看来源。
这是同一位艺术家创作的另一幅雕刻作品，展示了各种物种。标为#1的可能是最著名的玻璃海绵，维纳斯花篮海绵，Euplectella aspergillum。
这是上面#2，Hyalonema sp.的真实保存骨骼，拍摄于今年6月我第一次参观伦敦自然历史博物馆期间。你可以看到“根”系统有多么广泛。
这是Euplectella，#1的真实骨骼特写。注意骨针根。
这是它的骨针骨骼特写。
这是德国生物学家恩斯特·海克尔对玻璃海绵的描绘。与所有海克尔艺术作品一样，它经过了轻微的理想化和人为摆姿，但本质上反映了现实。中心圆形图像描绘了玻璃海绵的横截面。顶部其余部分显示了各种骨针。这张图片也可能值得近距离观看。
在海克尔图像的底部中心是#1，一种Farrea属海绵。这些海绵在最近几十年才被发现是造礁生物——科学家们曾认为玻璃海绵在白垩纪时期就放弃了这种习性。现在我们知道，玻璃海绵礁仍然存在于加拿大和美国太平洋西北部沿海的深海中。这是由NOAA拍摄的Farrea属海绵构成的礁。
最后，这是一张疯狂的焰火状玻璃海绵骨针的显微照片。我认为这张照片可以挂在艺术画廊里，或者作为你永远不知道该如何使用的空白贺卡的封面。
然而，玻璃屋及其奇异的构建模块仅仅是玻璃海绵奇异之处的开始。它们在海绵生物学上的真正独特之处在于它们的生存方式。玻璃海绵不是由单个同胞细胞组成的联合体状生物，而是由一个巨大的、丝状的细胞核袋和一些附属的单个细胞组成。
它们像其他海绵一样，以由单个细胞组成的多细胞游泳幼虫开始生命。但在某个时刻，这些细胞开始融合。如果这让你想起了被称为根足虫或异丝孔虫的巨型原生生物，它们被发现在马里亚纳海沟底部生活，那是有充分理由的。这是一种类似的生活方式，在类似的黑暗、静止、营养贫乏的深海生态位中发挥作用。
在玻璃海绵中，一个细胞核团似乎构成了海绵的内层，而另一个细胞核团则构成了外层。连接这两层的是细胞质丝，食物收集腔室悬浮在其中，根据Palaeos的说法。这是我读到的内容，但我能找到的唯一一张显示玻璃海绵横截面的图像是上面海克尔插图的中心图像。我很难将该图像与我所知道的知识结合起来。
这种许多单个细胞融合形成一个巨大的充满细胞核的袋子的生长形式在生物学中有一个名称：合胞体。奇怪的是，像艾滋病毒和呼吸道合胞病毒（RSV）这样的病毒会诱导毫无防备的免疫细胞，即T细胞，也这样做，以使其失活并杀死它们。
这种生活方式给玻璃海绵带来了什么优势，这很难理解。无论它是什么，这都是一种已经为它们服务超过5亿年的生活方式，并且似乎在我们星球最新的气候痉挛中赋予了它们一些新的优势。《当代生物学》研究的作者最后指出，“如果冰架解体的惊人速度持续下去，随着初级生产力的提高和因海洋酸化而导致的asteroid[海星]捕食的减少，玻璃海绵可能会发现自己站在气候变化的‘赢家’一边……”
随着南极洲进一步变暖并进入人类经验之外的气候 regime——但并非玻璃海绵经验之外——它们是否会继续成为赢家，这都是未知数。
参考文献
菲林格 L.，扬努森 D.，隆德尔夫 T. & 里希特 C. (2013)。气候诱导南极冰架崩塌后玻璃海绵的快速扩张，《当代生物学》，23 (14) 1330-1334。DOI：10.1016/j.cub.2013.05.051