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鱼防师:有毒长眼,谁吞谁倒霉?

作者:Science科学

据史密森尼学会网站报道,新发现的"剑状眼窝骨"预计将重新洗牌致命鱼类之间的关系。2003年,堪萨斯大学的进化生物学家Leo Smith正在解剖一条天鹅绒鱼。他希望找到天蝎座动物之间的关系,其中包括天鹅绒,虎鱼,石鱼和臭名昭着的狮子鱼,这是一个共同的名字,源于每条鱼脸颊上的骨头。在解剖天鹅绒般的上颚时,他注意到一个奇怪的地方,他无法清除泪骨。

"对于普通的鱼,上颚和骨头之间有一些结缔组织,你可以用解剖学刀片在它们之间切割,"史密斯回忆道。但当时我发现很难分离结构。当我最终将其分开时,我注意到结构不均匀,我突然意识到应该有某种锁定机制。"他的工作重点是鱼毒和生物发光的进化。

大多数天鹅绒鳃本身看起来很奇怪,它们全身都有棘轮和滴落状斑点,所以这种不均匀的结构并不那么罕见。但史密斯花了数年时间研究圆柱形的眼睛,这是他以前从未遇到过的。他和他的同事们称这种新发现的奇怪结构为"剑形眼窝骨"。

鱼防师:有毒长眼,谁吞谁倒霉?

(这是Whyd Prowfish的X光片,它有一个"剑状的眼窝骨"。它是一种虎鱼,眼睛刺痛。)

史密斯的文章发表在《两栖爬行动物杂志》(Journal of Amphibious Reptiles)上,与美国鱼类和爬行动物科学家协会(American Association of Fish and Reptile Scientists)的一些成员合作,首次描述了这种不太可能的眼睑,以及另一种发出绿色荧光的小眼睛刺痛。研究人员没有具体说明附件的目的。但他们声称,这一发现可能会破坏细胞周期蛋白的进化树,并改变我们对这些剧毒鱼类的理解。

这一发现也提出了一个问题:为什么这个发光的,锁定的剑状附属物被忽视了这么长时间?

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(一条名叫斑点食尸鬼的石鱼半藏在砾石中。)

很容易错过水下的石鱼。鱼,正如它们的名字一样,与岩石非常相似,覆盖着鹅卵石,看起来像水下砾石或珊瑚礁。但是踩一个,你永远不会忘记它。

海里的毒鱼比陆地上的蛇还多,甚至比所有有毒的脊椎动物都多。石鱼是地球上最毒的鱼。不幸的是,他被一条石鱼咬伤了,正如一名受害者曾经描述的那样,"用锤子敲打你的脚趾,用指甲一遍又一遍地摩擦它们。"有些潜水员在被石鱼咬伤后死亡,但这并不常见。

石鱼和它们的近亲也非常擅长伪装。有的鱼在背上长出藻类和水獭,有的鱼可以随意变色。诱饵蝎子鱼的背鳍上有诱饵,类似于游泳的小鱼。这些神奇的生物主要生活在印度洋太平洋地区的热带水域,它们使用伪装来伏击猎物,并避免作为捕食者享用午餐。

剑状眼窝骨是这些鱼独有的,但这种眼睛刺痛不知何故被忽视了。它的结构非常特殊。想象一下,一条鱼鼓起的复杂棘轮,像棘轮和爪子一样从侧面锁定到位,就像两个锋利的手臂。"他们通过锁定机制移动附着在他们身上的底层骨骼,然后旋转他们的眼睛,"史密斯说。"

至少一个物种的眼睛蜇伤,一种虎鱼,发出淡黄绿色的荧光,而其余的则在一些光线下发出橙红色的光。

华盛顿大学的生物细胞学家和鱼类专家亚当·萨默斯(Adam Summers)目前正在对40,000种鱼类进行CT扫描。他扫描了3,052种鱼类和6,077个样本。多年来,他研究了许多种类的鱼,以达到痔疮的目的,但从未注意到眼睛叮蛰的结构。

萨默斯是皮克斯动画公司第一次和第二次水下动员的科学顾问。"鱼的直立防御很常见,"他说。这是指当某些物种受到压力或威胁时由身体结构竖立的解剖防御。"如果你抓住一条鱼并将其从钩子上拉下来,你会感觉到它的背部粘起来,一直粘着你,"他说。但令人难以置信的是,我们多年来一直没有在眼睛下面看到这种结构。"

研究人员使用DNA测序来证实他们的新发现。他们研究了5,280个受过教育的核苷酸,并使用12个外泌体作为对照组来构建家谱树或进化树。史密斯解释说,一旦这棵树被拥有,它就可以用来通过祖先状态重建来跟踪某些特征的进化历史。这可能有助于生物学家将过去被认为是不同家族的鱼类统一为一个家族。

史密斯解释说:"过去,猞猁目的的分类令人困惑。鲱鱼和石鱼之间的关系确实存在问题,当这些鱼被认为是两个主要谱系而不是10条传统鱼时,许多与它们相关的名称被删除了。现在它们比较容易区分这两个家谱,眼刺的存在与否就可以完全区分了。

鱼防师:有毒长眼,谁吞谁倒霉?

(在费尔德博物馆,一只胡子,在英语中被称为Apistus carinatus,被一只吃肉甲虫吃掉,只有骨头。)

史密斯第一次解剖天鹅绒时,他不明白自己在看什么。"我以为它们只是有点刺,有点粗糙,"他说。他们的头上有许多荆棘和颠簸。所以我说,'哦,这些眼窝骨头更有趣。'"

史密斯花了数年时间解剖鱼骨和活鱼,以确定令人不寒而栗的患病率。幸运的是,作为堪萨斯大学生物多样性研究所所长,他可以进入世界上最大的鱼类标本库之一。

许多标本是使用"清洁和染色"方法制成的,其中科学家将液体甲醛与称为胰蛋白酶的胃酶混合以溶解肌肉和其他软组织。结果,骨骼被染成红色,软骨被染成蓝色,骨骼结构被清晰地呈现出来,就像彩色玻璃一样。这项技术使科学家更容易研究脊椎动物的骨骼结构。

"研究鱼的人经常与死鱼打交道,许多好的技术不能应用于不能移动的动物,"萨默斯说。找到眼睛穿孔并意识到这是整个鱼类种群的统一特征,这真是太好了。"

史密斯不确定为什么鱼会进化出这种特征。显而易见的假设是,眼睛蜇伤是防御性的,因为突出的刺扩大了头部的宽度,使它们更难吞咽,更有可能刺穿捕食者。其他鱼类也会实施类似的防御措施:深海灯笼鲨的背上有发光的"光剑",科学家认为这可以防御捕食者。

然而,史密斯并不确定眼部马刺的防守效果。他说,另一种可能性是吸引配偶。换句话说,眼刺的真正含义仍然是一个谜。

2006年,史密斯和沃德·惠勒发现超过1,200种鱼类有毒,高于早先估计的约200种。十年后,史密斯将该物种更新为2386至2,962。他还与著名鱼类科学家马特·戴维斯(Matt Davis)和约翰·斯帕克斯(John Sparks)合著了论文,并在《公共图书馆杂志》(Journal of the Public Library of Science)上发表。该论文指出,该论文表明,海洋鱼类谱系的生物发光特性已经进化了27次。他甚至修改了蝴蝶鱼的分类。

史密斯的新发现可能会颠覆对鱼类关系的理解,明尼苏达州圣克劳德州立大学生物学副教授Sarah Gibson说,他研究三叠纪鱼类。"我认为这是一项非常重要的研究,"她说。"

了解石鱼的进化历史是保护它们的关键,萨默斯补充说,"我们需要知道它们的真实样子,否则我们将无法做到这一点。《剑形眼窝骨之谜》是一个值得探索的有趣题材,我还是很震惊,我们以前没有发现过。"

最后,这一发现也验证了史密斯告诉《纽约时报》的话,尽管经过了几个世纪的研究和探索,"我们仍然对鱼类一无所知。

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