[动物趣闻] 揭开鲨鱼神秘“第六感”

中秋月

2008年01月23日14:26  来源：[url="]你好自然[/url]


为了观察鲨鱼，我和妻子梅勒妮（Melanie）向海里丢了一些鱼块，准备将它们引诱过来。血腥味很快在海水里蔓延开来，几条鲨鱼出现在捕鲸船周围。我们站在船上，开始观察鲨鱼的一举一动。这时，一条长达3米的大蓝鲨顺着鱼的血腥味，悄悄滑近我们，如同一颗巨大的鱼雷。突然，这条大家伙撞向甲板，吓得妻子大喊“小心”，我俩本能地跳开。鲨鱼用鼻子在甲板上留下了一块方形印记，甚至还不忘“咧嘴一笑”，才悠然离去。

中秋月

我们以血引鲨，并不是想考验鲨鱼对血的敏感性，因为这早就妇孺皆知。我们的目的，是研究这个海洋巨无霸神秘的“第六感”。研究表明，鲨鱼可以感知极其微弱的电场，比如动物细胞接触海水时产生的电场，但人们并不知道它们如何运用这一独特的能力。于是我们借助捕鲸船，在鲨鱼身上寻找答案。

　　上世纪70年代以前，科学家根本想不到鲨鱼拥有这样神奇的能力。但今天，我们已经知道，这种电感觉（electroreception）可以帮助鲨鱼寻找食物。即便鲨鱼身处混浊的水域，周围一片漆黑，或者猎物藏在泥沙之下，无法使用常用的5种知觉（视觉、嗅觉、味觉、触觉和听觉）进行追踪，“第六感”仍能保证鲨鱼不至于挨饿。

　　现在，我和同事们正在研究这种感觉能力的分子机制，其他一些科学家则从其他方面对此展开研究：比如电感觉器官在发育过程中如何形成，脊椎动物的祖先在离开大海以前是否也能感知电场存在等。当然，所有这些工作都还处于起步阶段。在本文中，我将讲述发现鲨鱼电感觉的过程，还要介绍我们如何证明这种感觉对捕食的重要作用。

　　小孔的秘密

　　在鲨鱼的嘴边，分布着一些小孔。尽管科学家在17世纪就知道了小孔的结构，但它究竟有什么功能？在此后的两百多年里，这一直是个谜。直到19世纪，科学家借助显微镜，才揭开了“小孔之谜”的一角。

　　故事要从1678年说起。当时，意大利解剖学家斯特凡诺·洛伦齐尼（StefanoLorenzini）发现，鲨鱼和鳐鱼（ray）的头部前端散布着很多小孔，看起来就像长得乱七八糟的胡茬。他注意到，这些小孔集中在鲨鱼嘴的周围，拨开小孔四周的皮肤就会发现，每个小孔和一根长长的透明导管相连，其中充满了晶状胶体。有的导管小而细，有的则长达几英寸，两三毫米粗。洛伦齐尼还发现，这些导管最终会汇集到鲨鱼头部深处的几大块透明胶状物里面。有些人认为，这些小孔可能起着分泌粘液的作用，鲨鱼身上的那一层粘液便来源于此。洛伦齐尼否定了这种观点。他认为小孔的功能没这么简单，肯定具有一些人们尚不知道的作用。在此后的两百多年里，科学家穷尽所能，依然没能揭开这些小孔的秘密。

　　19世纪中期，科学家开始研究鱼类的身体侧线（lateralline）的功能。正是在该研究的启发下，鲨鱼嘴边小孔的功能才初见端倪。鱼侧线和洛伦齐尼发现的“孔－管”系统结构类似，位于许多种鱼类和两栖类动物身体两侧，从鳃（gill）延伸到尾部，能感知水的流速。它由鱼鳞上一排特殊的孔组成，每个孔都与表皮下的一根纵向导管相连。在导管的隆起部分，一种特殊的感觉细胞——毛细胞（haircell）又将一些纤细的刷状突起（或称纤毛）伸进导管。这样一来，只要水流有轻微的变化，就会使大量纤毛弯曲，就像微风吹过麦田，掀起一阵麦浪。弯曲的纤毛触发神经冲动，将水流的方向和速度“告知”大脑。在我们的耳蜗中，至今仍保留着由侧线演化而来的结构。

　　19世纪末，利用最新改良的显微镜，科学家直接观察了鲨鱼嘴边的小孔，结果在小孔下方发现了非同寻常的球囊状结构（ampullaeofLorenzini，现在叫做洛伦氏壶腹，也有叫罗伦氏或者劳伦氏壶腹的）。与小孔相连的每根导管，末端都探入一个球囊（壶腹）之中，一根细小的神经纤维则从球囊伸出，汇入与前侧线相连的神经分支。这些神经纤维到达头骨基部后，从脊髓的背侧面进入大脑——这正是神经向大脑传送感觉信息的通道。科学家猜测，这个球囊应该是某种感觉器官。他们还发现，在每个球囊里，都有一个很小的毛细胞，和人类内耳中以及鱼类侧线系统里的毛细胞类似，然而这些毛细胞究竟被用于感受何种外界刺激，当时还不得而知。