事实如此浪漫

奇怪的无眼鱼能产生自己的声纳信号来“看”

这条盲洞鱼和它的两个有视力的亲戚在一起 图片由纽约大学提供

D在墨西哥一些漆黑的水下洞穴里,生活着一种奇特的粉白色小鱼。这只白化鹦鹉只有四英寸长,下颚外面有味蕾,睡眠很少,最有趣的是,它没有眼睛。

这条盲鱼(阿斯蒂阿纳克斯mexicanus)最近从一种有眼睛的表层鱼进化而来,生活在附近的河流系统中。在50万到500万年前的某个时候,由于剧烈的地质事件,一些表层鱼在地下洞穴中被捕获。“突然表面鱼被大量地下采集,”马里兰大学进化论生物学家兼教授William Richard Jeffrey解释说。“那些能在地下生存的人做到了,他们生产了我们现在看到的洞穴鱼。”在洞穴中捕获的鱼类种群在所谓的“倒退进化”中进化并失去了眼睛和色素沉着,失去了一种特定的特征,就像猿类,包括我们,最终失去了尾巴一样。

尽管它们在解剖学上有很大的差异,但失明的洞穴鱼和它有视力的亲戚实际上是同一物种,可以杂交。事实上,作为胚胎,穴居鱼确实有像水面鱼一样的眼睛,但这些眼睛永远不会成熟。

生活在完全黑暗中的这种鱼不依赖视觉来导航,这是说得通的。但这就提出了一个问题,它们是如何移动的,它们做得很好。布里斯托尔大学(University of Bristol)研究仿生流体动力学的讲师谢恩·温莎(Shane Windsor)说:“当它们四处游动时,你不会真的注意到它们没有眼睛,因为它们不会相互碰撞,也不会撞到墙壁。”他曾经把一些鱼放在他实验室的桌子上,并对他的客人们没有立即注意到它们失去的眼睛感到惊奇。

盲洞鱼的定位机制比其他鱼类可用的标准方法有效约50倍。

洞穴鱼导航能力的关键是一种被称为侧线的感觉系统,这是所有鱼类都共有的特征。它是由被称为神经母细胞的受体组成的,它沿着鱼的一侧靠近脊椎,环绕着鱼的眼睛和下巴。这些感受器可以让鱼感知周围水的压力变化,揭示附近静止和移动的物体。墨西哥盲洞鱼和其他几种鱼类一样,也有覆盖全身的浅表神经母细胞。研究表明,穴鱼的侧线系统可能特别敏感。

温莎解释说,感知系统使鱼能够通过所谓的流体力学成像导航。当鱼在水中移动时,它会产生一个流场,就像船前面的弓形波一样。当鱼靠近一个物体时,这个物体的存在改变了流场。然后,鱼的侧线系统就能感知它身体周围的水流是如何变化的,并向鱼反馈附近的物体。

根据一项新的研究在美国,墨西哥盲洞鱼还有另外一种方法来帮助想象周围的环境:它通过快速张开和关闭嘴巴产生吸力,产生水流。鱼路径上的物体扰乱了水流模式,然后鱼就能感知到这些变化。这就是为什么鱼在不熟悉的环境中张开和闭上嘴巴的频率是原来的两倍。

以色列特拉维夫大学(Tel Aviv University)的研究人员、该研究的主要作者罗伊·霍尔兹曼(Roi Holzman)说,这种机制在帮助它们“看”东西方面的效果,是其他鱼类使用的标准流体力学成像的50倍。他解释说,吸力爆发和流体力学成像是串联工作的,原理类似潜艇使用被动和主动声纳

洞穴鱼主动声纳的发展并不是一次性的事件。在墨西哥的洞穴中发现了很多这种物种,所有这些都是独立进化的,但以类似的方式,从水面鱼类。这就是吸引玛蒂娜Bradic她是纽约大学研究进化遗传学的博士后研究员。她说:“可重复性对科学方法极其重要。”“我们真正想要观察的是多次重复的事件,比如这个,这样我们就可以对事情是如何发生的做出推断。”这种不寻常的小鱼不仅仅是生物学上的异类;它也许能教会我们关于进化的整体知识。


Simone M. Scully是一名驻纽约的科学和文化记者,也是一名编辑实习生鹦鹉螺.在Twitter上关注她@ScullySimone

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