探索 1：深海 The Deep Sea - 深處之重 The Wright of the Deep

壓力，不像暴風，不像海浪，不像雷電。它無聲、無形、沒有突然爆發的一刻。它只是一直存在，由四面八方包圍住每一個東西：魚、魷魚、海參、沉積物、機械臂、攝影機、潛水器外殼，甚至人類想像本身。

在深海王國裏面，壓力不是災難。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡkI9gpqnjRK
壓力是天氣。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡGHAhJgS5sG
壓力是建築法。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡ2ooytiumZ5
壓力是生命必須學懂共處的重量。

一、壓力不只是「上面的水壓下來」

我們平時說的「水壓」，好容易想像成頭頂上上面有一大水柱壓住自己。但真正在水裏面，壓力並不只是向下，水會從所有方向推向你：上、下、左、右、前、後。WHOI 解釋，水底壓力 hydrostatic pressure，即靜水壓：越深，頭頂上方的水越多，壓力就越大，而且會從四周施加。¹

在海平面，我們承受大約一個大氣壓。每下降大約 10 米，水壓就再增加一個大氣壓。去到 100 米，壓力大約是海平面的 10 倍；去到 2,000 米，就大約是 200 倍；平均海底深度是 3,800 米，壓力可達海面約 380 倍；最深海溝甚至可達約 1,100 倍。²

二、為何人會被壓垮，但深海生物不會？

問題來了，如果壓力那麼恐佈，為甚麼深海生物不會全部被壓扁？

答案是：很多深海生物和人類最大分別，不是「剛硬很多」，而是身體入面沒有那麼多被壓縮的空氣空間。NOAA Ocean Exploration 指出，缺乏肺、魚鰾等充氣空間的深海生物，受高壓影響通常比人類想像中少；水本身幾乎不可壓縮，而很多深海生命大部分中水構成。³

人類麻煩在於：我們有肺，有鼻竇，有中耳，有很多和空氣有關的空間。壓力增加時，空氣會被壓縮，身體內外壓力不平衡，就會出問題。相反，深海魚、海參、甲殼類等生物，如果身體結構能夠避免大型氣室，壓力就不再是「會立刻壓碎你」的敵人，而是一個需要長期適應的環境背景。³

不過，「不會被壓扁」不等於「完全沒有影響」。深海壓力會影響化學反應速率、蛋白質形態、細胞膜行為和代謝過程。NOAA 提到，深海壓力可以影響化學反應速率，而適應深海功力的生物被帶返上水面時，反而可能出現代謝問題。³

換句話說：深海生物不是「抗壓英雄」。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡndT6rOA5wz
牠們屬於壓力世界的居民。

三、身體要變成「柔軟的工程」

深海生命很多時不是靠堅硬抵抗壓力，而是靠柔軟、開放、平衡去與壓力共存。

以馬里亞納海溝的獅子魚類為例，研究發現某些 hadal snailfish，即超深淵獅子魚，擁有未完全閉合的頭骨結構，令內外壓力可以較易平衡；其骨骼亦有較多軟骨化特徵。研究團隊認為，這些內外結構變化和極深海壓力適應有關。⁴

這個概念很反直覺：在陸地，我們經常以為「強」即是硬；但是在深海，「太硬」有時反而更危險。硬的密閉空間可能被壓爆；柔韌、可變形、可平衡壓力的結構，反而更有生存價值。

所以深海的身體美學不是盔甲，而是讓壓力通過自己。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡ3EYjxpjQT4
不是硬碰硬，而是讓內外世界達成一種危險但穩定的平衡。

四、細胞亦要學會承重

壓力不只壓向外殼，亦壓向生命最細微的地方。

蛋白質需要保持正確形狀才可以工作；細胞膜需要保持適當流動性，才可以控制物質進出。在高壓環境下，這些分子層面的秩序會受到挑戰。關於超深淵獅子魚的基因研究就指出，牠們可能有同細胞膜的流動性、運輸蛋白活動、蛋白質穩定性相關的適應。⁴

其中一個經常被提到的分子是 TMAO，全名 trimethylamine N-oxide。研究顯示，TMAO 可幫助抵抗高壓對水結構與生物分子穩定性造成干擾；2022 年一篇 Communications Chemistry 研究指出，TMAO 能夠抵抗壓力對水結構的擾動，並可能解釋部分深海生物如何在高壓下維持分子層面穩定。⁵

這裏有一個很漂亮的轉換：47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡlZe2PpVTTC
在宏觀層面，深海壓力是數百倍、數千倍大氣壓。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡhCXf5mYz82
在微觀層面，生命的答案可能是一些細小分子，幫蛋白質、水、細胞膜維持秩序。

深水不只巨大。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡya1sSnDs7u
深海亦是極細微的戰場。

五、魚類有極限，深處並非人人可居

既然生命可以適應壓力，是不是代表任何深度都可以有魚？

未必。

有研究指出，TMAO 濃度會隨深度增加而增加，但這種生化策略本身可能亦有極限；一篇關於海洋魚類深度限制的研究指出，魚類可能因生化限制而難以進入最深那部分的海洋，尤其是約 8,400 米以下至 11,000 米的最深區域。⁶

這個重點很重要：深海並不是一條「只要越適應就可以越落得深」的直路。每一種生命都有自己的材料限制、能量限制、化學限制。某些毋殼類、微生物、海參可能可以更深入；但魚類作為一種身體設計，未必可以無限下降。

深海王國不是一個單一世界。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡMa7bUn8ont
它有邊疆。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡl6uEtnT07u
連深海生物自己，都未必可以越過所有邊疆。

六、機械的問題，空洞會被懲罰

壓力對生命是挑戰，對機械更加直接。

人類要落入深海，就要製造一個可以護空氣、電子零件、感測器和乘員的空間。但問題正正在這裏：任何密閉空間，都是深海壓力最想摧毀的東西。

WHOI 介紹深海機械人時指出，在平均海底深度 3,800 米，壓力約為海面 380 倍；任何密閉空間都要特別設計，否則可能向內崩潰。工程師常用球形或圓柱形壓力艙，因為圓形能能較平均地分散水壓，尖角結構則容易集中壓力、增加崩潰風險。⁷

這就是為甚麼深海潛水器常常有圓球形載人艙，為何深海相機、電池、感測器要放入壓力殼，為何材料選擇、厚度、形狀、浮力，每一樣都要計算。在地面，一個盒可以只是盒；但在深海，一個盒就是和數百倍大氣壓對賭。

深海工程有一條近乎殘酷的「審美」：47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡmyaZ0U3b2A
圓滑者生，尖角者危。

七、浮力：不是只要夠硬，也要懂得浮

深海機械不只要抵抗壓力，還要控制自己在水中的位置。太重，就一路沉下去；太輕，就下不到目標深度；經常靠推進器調整，又會消耗大量能量。WHOI 解釋，工程師會設法令水下車輛接近中性浮力，並使用如 syntactic foam 等材料提供浮力；這程材料由環氧樹脂和微水空心玻璃球組成，既要輕，又要能承受壓力。⁷

這個設計好像一個矛盾：47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡWfStM5SQxF
你要夠強，才不會被壓碎。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡBM4ireDL79
你要夠輕，才不會沉死。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡihGkTcmqcW
你要夠穩，才可以在黑暗水柱中工作。

深海探索之所以困難，不是因為「整更硬」就可以。它是一場在重量、浮力、能源、材料、壓力之間的精密協商。

八、壓力改寫「探索」本身

在陸地探索，很多時候是：人走過去，眼睛觀看，手取樣本，筆記記錄。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡhclFR8sKJb
在深海探索，第一步反而是：你有沒有辦法在那處存在。

未講觀察，先講殼會不會爆。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡypgweoF1CZ
未講採樣，先講機械臂會不會失效。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡK3f3x2vsnS
未講發現，先講電子零件能不能夠在高壓、低溫、鹽水入面繼續運作。

所以深海科學和深海工程是分不開的。每一次生物學發現背後，都有材料學、機械工程、聲學通訊、電池技術、壓力測試和船上操作。深海不是單純「等待被發現」；它要求人類先學會如何製造一隻能夠承受黑暗重量的眼睛。

九、深處之重，其實是一種篩選

今章講解了很多和壓力有關的課題，但最重要的是要理解：壓力是深海王國最基本的篩選器。

它篩選身體：有大型氣室者難以下潛。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡQD0OBl8EpU
佢篩選分子：蛋白質和細胞要保持穩定。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡGuDxA3RyrP
佢篩選機械：空洞、尖角、材料缺陷都可能出事。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡQ2v7R1CMlg
佢篩選探索者：不是有好奇心就足夠，也要有能承重的工具。

深海的黑暗令人敬畏，但黑暗至少可以用燈照開一小片。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡKHAUYtMPbj
壓力不同。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡg8yUEG005y
你不能照開壓力。47Please respect copyright.ＰＥＮＡＮＡG5jeAWT1Jd
你只能設計、適應、尊重，然後慢慢下降。

下一章，我們會由「壓力」轉去另一種同樣根本的限制：食物。在沒有陽光、沒有森林、沒有田野的世界，深海生命如何得到能量？為何有些地方要靠從上方落下的海雪，有些地方卻可以靠地球內部噴出的化學能，建立出完全不同的生態王國？

註腳：

1. Woods Hole Oceanographic Institution. (n.d.). Why is pressure different in the ocean? Woods Hole Oceanographic Institution.

2. National Oceanic and Atmospheric Administration. (2024, June 16). How does pressure change with ocean depth? National Ocean Service.

3. NOAA Ocean Exploration. (2020, December 16). How does pressure impact animals in the ocean? National Oceanic and Atmospheric Administration.

4. Wang, K., Shen, Y., Yang, Y., Gan, X., Liu, G., Hu, K., Li, Y., Gao, Z., Zhu, L., Yan, G., He, L., Shan, X., Yang, X., Li, F., He, S., Zeng, H., & Xu, X. (2019). Morphology and genome of a snailfish from the Mariana Trench provide insights into deep-sea adaptation. Nature Ecology & Evolution, 3, 823–833.

5. Laurent, H., Youngs, T. G. A., Headen, T. F., Soper, A. K., & Dougan, L. (2022). The ability of trimethylamine N-oxide to resist pressure induced perturbations to water structure. Communications Chemistry, 5, Article 116.

6. Yancey, P. H., Gerringer, M. E., Drazen, J. C., Rowden, A. A., & Jamieson, A. (2014). Marine fish may be biochemically constrained from inhabiting the deepest ocean depths. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(12), 4461–4465.

7. Woods Hole Oceanographic Institution. (n.d.). How do ocean robots take the pressure? Woods Hole Oceanographic Institution.

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