[动物趣闻] 揭开鲨鱼神秘“第六感”

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。



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。

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