深海生物为什么可以承受如此大的压力？ 知乎用户 从海平面开始，深度每增加 10 米，压强增加一个大气压。全球大洋平均深度 4000 米，而在这个深度，压强是 400atm, 什么感觉呢，大约是两只大象站在你的大拇脚趾头上。 前面答案大多提到了体内外压力差相等，但是否这就抵消了深海如此大的压强呢？ 海洋学家出海时很爱干这么一件事：拿一个泡沫杯，绑在采样或者探测仪器上，放入深海，取上来以后，会收获一个……完美缩小的泡沫杯。 这个杯子放在任何一个深度，内外压强都是相等的，但它进过高压的洗礼，还是 一夜回到解放前。所以在压强面前，只要有固体形态，有压缩性，都会或多或少受到影响。对于生物体来说，高压强最直接的作用是减少分子的体积而导致的机体结构变化。作为一个分子而言，这压强是十足的作用在其身上的。生物体都是由一个个分子构成的，其主要构成单位蛋白质，以及各种脂膜的结构和功能都相应的发生了一些变化，以适应深海的压强。 首先说说蛋白质。既然压强的直接作用是导致体积的变化，深海生物蛋白质的适应也是体现在体积变化。蛋白质不是刚性结构，意味着它可以通过三级或四级结构转化而进行『构象变换』。 此外，蛋白质亚单位组合，辅因子和酶的相互作用，催化反应，都伴随着蛋白质的结构 / 体积变化。深海生物的适应进化便是减少这种体积变化。（粗暴的可以这么理解：你不是要缩小我的体积（变化）吗，我提前自己变到最小，你能拿我怎么办。）然而这种变化不是没有代价的，蛋白质的结构与其功能是息息相关的。所以通常情况下，深海生物的蛋白酶催化效率要远小于同种类的浅海酶。 再来看生物膜。生物膜的主要成分是脂类，其压缩性是大于水的，所以在高压强下，也会发生一系列的结构变化。前面 @苏澄宇已经提到了细胞膜的流动性变化。膜中的脂类为适应环境条件而调整其流动性的机制叫均黏调试（Homeoviscous Adaptation）。此机制在高压和低温下有相同的反应。压强升高或者温度降低都会降低膜的流动性。大约深度每增加 100 米的作用和温度降低 0.13-0.21 摄氏度相同。深海生物为了抵抗这种作用，进化出了一些机制来增加膜的流动性，以保障正常的生理需要。 膜的主要结构是两层磷脂夹杂着一些蛋白质 磷脂的排列结构决定了膜的流动性 如上图所示，两条烃基链分的越开，膜的流动性越强。所以深海生物的适应就旨在保持磷脂分子抬头挺胸圆规腿，而且可以尽可能的保持这种形态。主要的途径有两种： 1. PE （Phosphatidylethanolamine） 和 PC（Phosphatidylcholine） 是两种不同的磷脂分子，其最大的区别，你们也看见了，一个小头，一个大头，其带来的结构变化也是一目了然。所以多使用 PE，就是深海生物的一种进化适应。 2. 接下来要谈的就是大家都熟悉的饱和和不饱和脂肪酸。 饱和和不饱和脂肪酸差别就在烃基上的那个双键。双键就意味着平面结构（想象一下大闸蟹），导致拐腿那个姿态就变不了了。所以不饱和键的存在，增加了膜的流动性。 之前提到低温和高压对膜的适应进化有相似的作用，而全球大洋平均温度是 4 摄氏度，这也就是为什么海洋生物（深海以及冷水）多富含不饱和脂肪酸。 总的来说，深海生物对抗高压的方法就是减小自身的压缩性，从而把压强的作用减到最小。 更多讨论，查看 知乎圆桌 · 潜入蔚蓝 查看知乎原文
