深海魚類感覺系統(tǒng)的新發(fā)現(xiàn)

人們對生活在海洋深處的大多數(shù)魚類知之甚少。這些魚壓力極大，幾乎沒有光照，水溫極低。這些魚很難在它們的自然環(huán)境中觀察到，也很難將未受損的標(biāo)本帶到水面或用它們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

然而，與杰奎琳韋伯教授合作的羅德島大學(xué)的研究生們在學(xué)習(xí)一種叫做龍魚的深海魚類的非凡的有序感覺系統(tǒng)方面取得了巨大的進(jìn)步，龍魚是一種具有針狀牙齒和生物發(fā)光器官的魚類。

“我很想知道深海里的魚是如何適應(yīng)環(huán)境中的弱光條件的，”阿什利馬蘭齊諾說，她是丹佛人，擁有瑞吉斯大學(xué)生物學(xué)學(xué)士學(xué)位?！叭绻饩€很少，你可能會認(rèn)為這些魚沒有充分利用它們的視覺來指導(dǎo)它們的行為。相反，它們的側(cè)線系統(tǒng)可能會變得更加敏感?！?

根據(jù)Marranzino的說法，魚使用一種叫做機(jī)械感覺側(cè)線系統(tǒng)的感覺系統(tǒng)來檢測水流和水中的低頻振動。像人類的耳朵一樣，該系統(tǒng)使用位于皮膚、頭部和身體管道中的微小器官，稱為神經(jīng)瘤，來檢測水中的輕微運(yùn)動，這有助于它們避開捕食者并找到獵物。它還能幫助魚游向上游，幫助探測障礙物，并幫助魚群感知最近的鄰居。

馬蘭齊說：“擁有更多的橫向感覺器官意味著你對這些流動更加敏感。

此前唯一一項關(guān)于龍魚側(cè)線系統(tǒng)的研究是在1901年用德語發(fā)表的，結(jié)論是它們有24個神經(jīng)瘤。然而，通過使用microCT成像和掃描電子顯微鏡檢查前URI科學(xué)家Brad Seibel收集的標(biāo)本和博物館收藏的標(biāo)本，Marranzino保守估計龍魚頭部和身體側(cè)面有500多個神經(jīng)瘤。

“我的研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了這樣一個事實(shí)，即這些魚通過不斷發(fā)展和依賴這種非視覺感覺系統(tǒng)來適應(yīng)環(huán)境，”她說。

盡管對這一課題已經(jīng)進(jìn)行了一百年的研究，但馬蘭齊諾預(yù)測深海魚類會有大量的神經(jīng)細(xì)胞。這是因?yàn)樯钤谝归g或黑暗環(huán)境中的淺水魚類，以及生活在洞穴中的魚類——所有的環(huán)境光線都很有限——都有類似的大量神經(jīng)瘤。

“雖然我已經(jīng)證明了他們的側(cè)線系統(tǒng)非常重要，但我們?nèi)匀徊惶私馑麄兪褂眠@個系統(tǒng)的行為，”她補(bǔ)充道。

Marranzino說，龍魚是地球上最豐富的魚類之一，因此了解它們的生活和行為以及它們?nèi)绾螢樯詈Ｉ鷳B(tài)做出貢獻(xiàn)非常重要。

她說：“它們中的一些在夜間遷移到淺水區(qū)，在那里被金槍魚和其他對漁業(yè)很重要的食肉魚類吃掉，因此了解它們的生物學(xué)以及它們在世界海洋中的生態(tài)作用對我們來說非常重要。

此外，Marranzino表示，側(cè)線系統(tǒng)的研究在小型傳感設(shè)備的開發(fā)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，這些設(shè)備可能很快會用于自主水下航行器，幫助它們導(dǎo)航和探測水中的物體。

Marranzino在6月于華盛頓特區(qū)舉行的國際脊椎動物形態(tài)學(xué)會議和7月于新奧爾良舉行的魚類學(xué)家和爬蟲學(xué)家聯(lián)席會議上介紹了她的研究成果。在后一次會議上，她獲得了美國物理學(xué)家和爬行動物協(xié)會頒發(fā)的年度弗雷德里克斯托耶獎，以表彰她在遺傳學(xué)、發(fā)育和形態(tài)學(xué)方面的最佳學(xué)生表現(xiàn)。

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