探秘海洋硬骨鱼的新成果
(一)鲑形目鱼类探秘的新信息
1.探索鲑鱼基因与鲑鱼洄游的新进展
⑴完成大西洋鲑鱼的基因组测序工作。[53]2014年6月,海洋生物学家斯坦因尔·贝格塞思领导的“大西洋鲑鱼基因组测序的国际合作组织”,在温哥华举行的鲑鱼综合生物学国际会议上宣布,他们已经对大西洋鲑鱼的基因组进行测序。研究人员表示,鲑鱼的参考基因组将有助于水产养殖,保护野生种群,并助力相关物种(如太平洋鲑鱼和虹鳟鱼)的研究。
贝格塞思表示:“全基因组的知识,让我们能够看到基因如何相互作用,并了解控制一定性状(如疾病抗性)的确切基因。”
大西洋鲑鱼,主要分布在北大西洋海域,以及流入北大西洋的河流中。然而,在过去的几十年,由于过度捕捞和栖息地变化等因素,野生大西洋鲑鱼的数量显著下降。为了满足市场需求,欧洲北部及北美洲的一些国家,开始大量养殖大西洋鲑鱼。在加拿大,大西洋鲑鱼的养殖每年带来了超过6亿美元的收入。
通过大西洋鲑鱼基因组的测序,研究人员和业界合作伙伴,希望能够培育出更健康、生长更快的鱼类。
挪威鱼类养殖公司的养殖主管皮特·阿内森表示:“鲑鱼的序列,将有助于开发更高效的选择性育种工具,这将让我们更好地选择出具有理想性状的亲鱼,用于鲑鱼的繁殖。”他补充说:“对遗传物质的了解加深,让我们能够利用更多来自养殖鲑鱼的遗传变异。此外,这些序列为研究生物和生理过程开辟了新局面。”
⑵研究晚洄游鲑鱼存活策略的新发现。[54] 2021年10月,美国国家海洋和大气管理局弗洛拉·科多利亚尼主持的一个研究小组,在《自然·气候变化》发表论文称,他们研究发现,加州大鳞大马哈鱼采取罕见的晚洄游策略,与同类种群相比,更有可能在干旱和海洋热浪的年份中存活下来。他们的研究结果还显示,由于环境条件随气候变化不断改变,需要开展保育策略来维持种群多样性,并确保这种濒危物种的长期适应力。
研究人员指出,种群多样性是物种抵抗自然或人为干扰(包括气候变化带来的干扰)的一种重要方式。鲑鱼的幼鱼会在生命周期中从淡水千里洄游到咸水,而灵活的洄游时间对鲑鱼这种鱼类可能尤为重要。
该研究小组通过把春型大鳞大马哈鱼耳骨的锶同位素比值,作为地理位置标记,重建了2007年至2018年洄游至加州中央山谷的123条成鱼的生活史。这些鱼在出生后的第一个冬季或春季,留在它们夏季出生的淡水溪流中,而不是洄游到海洋。他们的研究表明,这种晚洄游的策略,对于物种在干旱和海洋热浪年份中存活下来非常关键。
晚洄游需要适宜凉爽的河流,而这种河流预计将在今后几年里因气候变化而迅速减少,而且它们大部分又都位于鱼类无法穿越的水坝上方。有鉴于此,研究人员指出,应考虑栖息地连接来维持种群多样性,并认为这将对该物种的长期存续至关重要。
2.探索三文鱼迁徙及其虫害防治的新进展
⑴发现染色体越短的三文鱼迁徙中生存概率越高。[55]2017年7月,英国格拉斯哥大学达里尔·麦克伦南及其同事组成的一个研究团队,发表研究成果称,他们发现了一个有点不寻常的现象:拥有更短染色体终端的幼年大西洋三文鱼,通常被认为健康状况较弱,然而,它们在从故乡母亲河游到海洋,并再次游回来的史诗般的迁徙中,生存概率却更高。
位于染色体末端的染色体终端,发挥着类似“帽子”一样的作用,可在细胞分裂后保护DNA。但每一次分裂都会让染色体终端变短,最终它变得极短使细胞不能再次分裂。对人类来说,变短的染色体终端,与成年人心血管疾病以及癌症有关,被认为可以反映整体细胞衰老和健康状况。
正因为如此,该研究团队对这一结论感到困惑。2013年春季,他们在苏格兰北部黑水河中,对迁徙到大海之前的1800多条幼年三文鱼,以及初次由河入海的小三文鱼,加了标签。研究人员还采集了每条小三文鱼的鱼鳍样本以测量其染色体终端。
在2014年和2015年秋季,麦克伦南期待这些三文鱼从海洋回归河流产卵,他们跟踪了加标签的鱼类,并再次采集了鱼鳍组织样本测量线粒体终端的长度。原来的三文鱼仅有21条仍然存活,且幸存者是那些开始迁徙时线粒体终端明显更短的。
麦克伦南说:“当我们开始这项研究时,我们假设拥有更短染色体终端的幼年三文鱼寿命更短,但发现的结果与此相反。”
迁徙三文鱼的生活并不简单。尽管它们是世界上被研究最多的鱼类物种之一,但人们对海洋中的三文鱼发生了什么所知甚少。最终,海鸟和大型海洋鱼类的捕食,以及更高强度的捕鱼都意味着,只有很少的三文鱼能够返回到其淡水河流出生地。
麦克伦南对拥有更短染色体终端的三文鱼缘何能够游得更远,有自己的看法。他认为,三文鱼在准备迁徙及从淡水进入海洋环境时会产生生理变化,例如改变鳃以适应更高盐度的海水。他认为,那些需要为海洋生活准备更多能量的三文鱼,为此将会以维持其染色体的长度为代价。此外,与人类不同,鱼类能够修复其染色体终端。无论最终研究结果如何,麦克伦南认为,该研究表明人们需要更好地了解染色体终端在衰老和细胞健康中的角色。
⑵加大对三文鱼寄生虫海虱的研究。[56]2012年8月6日,有关媒体报道,挪威拥有丰富的渔业资源,三文鱼养殖业是国家最成功的产业之一,其大西洋三文鱼养殖场2011年的产量达100万吨,三文鱼和鳟鱼的出口量占到挪威全部海产品出口的近60%。
近些年来,挪威三文鱼养殖场出现大量的寄生虫海虱,并且对野生三文鱼物种构成了威胁。由于海虱的大量繁殖,2010年的三文鱼产业不再保持5%的年增长率。为此,挪威水产养殖业的研发经费近60%,用于防治海虱的研究上,2010年挪威渔业与沿海事务部的海虱防治研发经费增加了一倍,2011年挪威研究理事会资助海虱的研究经费达到1600万克朗。
从2011年起至2018年,挪威食品研究基金会、挪威研究理事会、挪威创新署以及地方财政将投入5亿克朗的专项资金,研究如何有效地防治海虱。该科研专项计划,要求建立一个新的研究机构,即“海虱研究中心”,同时为期4年的“海虱防治项目”,也获得了1800万克朗的资助。
为了避免海虱向野生三文鱼的扩散,挪威制定了严格的养殖法规,要求农场主限制三文鱼养殖数量,并建立了三文鱼养殖场专属区,一个在特伦德拉格,另一个在哈丹格。每年春季,养鱼农场主都被要求开展“去虱”运动,在养殖场中投放抗生素和疫苗,来抑制海虱的繁殖,以确保野生小三文鱼在迁徙途中的安全。
挪威政府于2012年5月21~23日,在卑尔根举行了第九届国际海虱会议,召集全世界该领域的专家学者通过科技的手段来解决这一难题,挪威的研究专家称这是一场无止境、耗资巨大的战斗。
以往对付海虱的主要方法,是在海水箱中投放去虱剂和一种名为巴浪鱼的方法,但是使用过多的去虱剂,使得海虱产生了耐药性。
目前,挪威的研究人员正在试图通过获取基因组信息,来找出这一顽固寄生虫的弱点,并且已经完成了90%的基因组测序,这将对挪威的基础研究、医药工业以及对水产养殖业意义重大。此外,科研人员还认为,跨学科研究,如遗传学、生物学、疫苗的研究,以及喂养方式、海水温度、合适的养殖位置、养殖密度、鱼的大小和海虱传播速度等综合研究,有助于人们对海虱的防治。
3.探索虹鳟鱼基因测序的新进展
绘制出虹鳟鱼的完整基因组。[57]2014年4月,法国国家农学研究中心、法国国家基因测序中心等多家机构组成的一个研究团队,在《自然·通讯》杂志上刊登研究报告称,他们完成了虹鳟鱼基因组的完整测序,并发现虹鳟鱼基因组较好地保留了1亿年前一次重要进化事件的遗迹,可以帮助了解脊椎动物的进化历程。
虹鳟鱼属鲑科,原产于北美洲太平洋沿岸。它肉质鲜美,在全世界被广泛养殖,同时也是被科学家研究最多的鱼类之一。这是科学界首次发布鲑科鱼类的完整基因组测序。
大约1亿年前,虹鳟鱼基因组经历了一次罕见的“全基因组倍增”,也就是整个基因组复制出一个副本的现象。全基因组倍增对生物进化有着深远影响,但大多数已知的这类事件非常古老,往往有2亿年到3亿年历史,留下的痕迹不明显。
虹鳟鱼的这次全基因组倍增发生得相对较晚,为深入研究这类现象提供了一个独特的机会。分析显示,经过1亿年的进化,虹鳟鱼基因组里的“原版”和“副本”仍非常相似。
研究人员说,这两部分不仅整体结构相似,还保存了许多基因,尤其是帮助调控基因表达的微RNA基因几乎全部保留了下来,与胚胎发育和神经突触发育有关的基因,也保持了原始或近乎原始的样子。
这一研究结果证明,脊椎动物在发生全基因组倍增后,其基因组进化是一个缓慢渐进的过程。这推翻了此前被广泛认同的一个假设:全基因组倍增会,引发基因组结构和基因构成的迅速进化。
(二)鳗鲡目鱼类探秘的新信息
1.探索鹈鹕鳗捕猎行为的新进展
发现鹈鹕鳗脑袋充气只是为了捕获猎物。[58] 2018年10月,有关媒体报道,一个海洋生物学家组成的研究小组,来到亚速尔群岛附近的大西洋海域,这里距葡萄牙海岸约1500公里,他们驾驶潜艇潜入1000米深的海底,首次用录像机对鹈鹕鳗进行直接拍摄,由此获得第一个鹈鹕鳗捕猎行为的录像,从而揭开鹈鹕鳗脑袋充气的秘密。
鹈鹕鳗是囊鳃鳗目的一种深海鱼类,其外形奇特,身体纤细,而头部像气球一样膨胀。由于它喜欢生活在热带和温带海面下500米到3000米之间,所以人类很少能看到或拍摄到这种鳗鱼。这使得研究人员很难找到了解其行为的线索,从而解释为什么它会进化出如此奇怪的头部。
现在,该研究小组发现,这种鱼不仅会使头部充气,形成一个用来捕食的小袋,还会积极捕猎和游向小鱼。先前的研究,曾假设鹈鹕鳗膨胀头部是为了引诱猎物,或制造一个大洞让食物掉入,但这些研究主要依赖于死鹈鹕鳗胃里的食物。而新的录像证据表明,鹈鹕鳗在寻找食物方面扮演着更为积极的角色:探索周围环境,跟踪猎物,并使头部充气,以最大限度地提高吞噬它们的可能性。
早些时候,另一组研究人员,在夏威夷海岸,用装在一艘无人潜艇上的摄像机,拍摄了一条鹈鹕鳗。但这段录像只显示了鹈鹕鳗头部的充气和放气,而没有捕猎行为。
研究人员希望,能记录更多鹈鹕鳗和其他未经研究的深海生物的影像,以便更好地了解它们怪异特征的进化史,以及它们是如何凭借这些不寻常的适应能力,在恶劣的深海环境中生存下来的。
2.探索盲鳗防御方式的新进展
发现盲鳗运用快速喷出黏液的方式进行防御。[59]2019年1月,一个由多学科专家组成的研究小组,在《英国皇家学会界面》发表论文称,他们研究发现,当盲鳗遇到饥饿的鲨鱼时,就会喷出一团黏糊糊的东西。这个喷出物,会在十分之几秒的极短时间内,迅速膨胀成原有大小的1万倍,让鲨鱼感到窒息并将其赶走。现在,他们的新研究表明,盲鳗并不能把这种黏糊糊的防御方式完全归功于自己。在海水中的运动,可能是黏液能如此迅速扩散成一大坨的原因。
盲鳗黏液由微小的黏液囊和被称为“绞丝”的成束纤维,紧密缠绕而成。当一滴黏液落在水中后,里面的绞丝在不到半秒的时间内就会散开变成几厘米长的细丝。
研究人员从一条盲鳗身上取下一根细丝,并把一端拉过来,在显微镜下观察它如何散开。根据拉开细丝所需的力,他们计算出在不同的情况下细丝会以多快的速度散开。
研究人员表示,单是水体运动产生的拖拽力,就足以解释盲鳗快速的黏液防御能力。相关专家指出,了解盲鳗黏液如何迅速膨胀,可以帮助人们开发出新的材料和技术。
(三)月鱼目鱼类探秘的新信息
1.搜寻鲱王皇带鱼的新进展
发现罕见的巨型鱼类鲱王皇带鱼。[60]2010年5月11日,《每日电讯报》报道,瑞典一家海洋馆研究人员当天宣布,他们在瑞典西海岸发现一条罕见的鲱王皇带鱼,这是瑞典130多年以来首次发现这种巨型鱼类。
这条鲱王皇带鱼约有3.5米长,身上有一条深深的伤口,独特而美丽的背鳍也不见了。目前,瑞典海洋馆已将这条鱼冷冻保存起来,并计划在举办海洋怪异生物展览上展出。
鲱王皇带鱼是世界上体型最大的多骨鱼,身体长可达12米,也有人称曾见过身长超过16米的巨型皇带鱼,不过没有证实。它身体修长,从头部一直延伸到尾部有两排像船桨一样精美的鳍,生活在大约1000米以下的深海,十分罕见。
瑞典上一次发现鲱王皇带鱼是在1879年,人们对这种罕见的深海“怪兽”,一直所知不多。不过,据说长久以来,令欧洲各地水手胆战心惊的恐怖“大海蛇”和“尼斯湖水怪”,都是指鲱王皇带鱼。
2.探索月鱼生物学特征的新发现
发现月鱼是第一种栖息于海洋深处的温血鱼。[61]2015年5月,美国加利福尼亚州圣地亚哥国家海洋与大气管理局,鱼类生理学家尼古拉斯·韦格纳,与其同事渔业生物学家玟·斯诺葛拉斯等人组成的研究小组,在《科学》杂志上发表研究成果称,他们发现了第一种能够保持整个身体温暖的鱼,就像哺乳动物和鸟类一样。月鱼栖息于海洋深处的冷水中,但它却能够从自身巨大的胸鳍中产生热量。并且由于体脂和鳃中血管的特殊构造,它能够保持自己的体温,这种适应能力使其在深海中拥有了生存优势。
研究人员推测,拥有一颗温暖的心脏和大脑,可能让这种鲜为人知的鱼类,成为一种凶猛的捕食者。
水会带走大多数生物体内的热量。所以鱼类通常要保持其游弋的水体的温度。反过来,这也限制了它们在冷水中的生物学功能,特别是心血管的耐力。这里也有部分例外:金枪鱼、旗鱼和一些鲨鱼,可以在捕猎时暂时提高身体肌肉的温度,但它们必须回到温暖的海域使体内温度回归正常。
月鱼看起来并不像一条凶猛的捕食者。这种大约1米长的桶状鱼类通过拍动胸鳍游动。月鱼在全球各大海洋均有分布,但科学家对于其生物学特征的了解非常有限。这种鱼类通常以乌贼和小型鱼类为食,成年体形有汽车轮胎那么大,一般在海面下50米~200米,光线暗淡的冷水中活动,这里的海水温度大约为10℃,甚至更低。
2012年,作为一项定期考察的一部分,斯诺葛拉斯在加州海岸附近捕获了一些月鱼。他把月鱼鳃拿给了自己的同事韦格纳。
在韦格纳对这些鳃进行研究之前,它们在一个装有防腐剂的20升塑料桶中,被存放了几个月。他回忆说:“我注意到有一些特别的东西。”
鱼类通常只有几根大血管,用于在鳃中输送血液,而小血管则被用来在水中获得氧气。但月鱼却拥有一套复杂的微血管网络,在这一网络中,动脉与静脉紧密地排列在一起。
这种成对排列的动脉和静脉被称为细脉网,它们在其他物种中经常充当逆流换热器的角色。根据韦格纳等人的研究,月鱼采用类似汽车散热器的逆流热交换方式保持温血。它们胸鳍内的动脉血管(心脏流向全身)和静脉血管(全身流向心脏)堆叠在一起,因而可以交换热量,因划动胸鳍而获得热量的静脉血,会给在体表循环获得氧后变冷的动脉血加热。
月鱼是第一种在鳃的周围发现细脉网的鱼类。其鳃部的热交换器,被包裹在一层1厘米厚的脂肪层中,这种情况在鱼类中是非常罕见的。据推测,这层脂肪起到了保温的作用。
该研究小组决定测试月鱼在海中的体温。在把鱼放到甲板上后,研究人员发现其平均体温要比捕获它的水域,大约高了5℃。
韦格纳说,生活在深海的鱼类通常行动迟缓,为保存热量采取伏击而非追捕的方式捕食,但月鱼是温血鱼,其代谢、移动和反应速度都很快,视力也更好,因而是非常高效的捕食者。
韦格纳在一份材料中说:“我以前的印象是,这是一种行动迟缓的鱼,就像生活在冷水中的其他鱼类一样。但它能给身体加热,结果成为了非常活跃的捕食者,可捕食很敏捷的猎物如鱿鱼,还能迁徙很远的距离。”
(四)海龙目鱼类探秘的新信息
1.探索海马基因组演化的新进展
通过基因组测序揭示海马体型和特性演化。[62] 2016年12月,新加坡科技研究局的拜拉帕·文卡特什及同事组成的一个研究小组,在《自然》杂志发表有关海马基因组分析的论文,揭示了海马体型似马和雄性怀孕等独特特性的遗传基础。该研究重点突出了海马基因组的演化情况,表明海马的基因组演化速率高于海龙等它的近亲。
海马具有大量使之不同于其他鱼类和动物的醒目特征。例如,海马拥有长长的管状鼻子,嘴巴小,无牙齿,而且是雄性怀孕,胚胎在育儿囊中发育。该研究小组对虎尾海马的基因组进行测序并分析,以了解是哪些基因组成分导致其出现这些独特特征。
研究人员报告称,5种与其他鱼类孵化胚胎相关的基因,在雄性海马育儿囊中高度表达,而且还观察到一些他们认为可能影响海马体型演化的调控基因的表达发生变化。此外,可能负责形成矿化牙齿的基因缺失,被认为导致形成了虎尾海马现有的口鼻形状,从而使其头部看起来像马。他们还发现海马谱系缺失tbx4基因(已知调控肢体发育的基因),可能是导致其丧失腹鳍的一个原因。
2.探索鬼刀鱼放电功能的新进展
发现基因导致鬼刀鱼成为最快放电动物。[63] 2018年3月27日,一个由生物学家组成的研究小组,在《公共科学图书馆·生物学》期刊上发表论文称,南美洲鬼刀鱼或许不是动物王国里最亮的那道闪光,但它肯定是最持久的闪光。这种鱼的尾部有一个特殊的器官,那里包含的一小群细胞,会以每秒近2000次的频率放电,成为动物王国里最快的放电者。
为了了解鬼刀鱼是如何做到这一点的,研究人员对比了鬼刀鱼、放电亲属物种玻璃刀鱼,以及不放电物种斑点叉尾鮰的编码电压门控钠离子通道的基因,这是一种对生成电信号至关重要的蛋白。研究人员表示,鬼刀鱼体内这个基因在约1450万年前被复制,然后在接下来的200多万年里获得若干突变,这使得该通道放电更加频繁,并使其由脊髓与肌肉细胞内的神经合成。鬼刀鱼用这些电光导航、探物和交流。
研究人员称,相关发现,可为研究癫痫的遗传基础,以及一些遗传性的肌肉疾病提供新线索,这些均与钠离子通道基因突变相关联。
(五)鲈形目与鲉形目鱼类探秘的新信息
1.探索鲈形目拟单鳍鱼发光现象的新进展
发现拟单鳍鱼靠进食海萤“点亮”自己。[64]2020年1月,日本中部大学等机构组成的一个研究小组,在《科学进展》杂志上发表论文称,他们研究发现,海洋中一种身体会发光的拟单鳍鱼,自身并没有发光基因,而是通过进食发光浮游生物来获取能发光的蛋白质。这是研究人员首次发现这种“偷盗蛋白质”现象。
研究小组表示,他们分析了拟单鳍鱼这种会发光的海鱼,发现它发的光来自一种名为荧光素酶的蛋白质,而其自身没有合成这种蛋白质的基因。
分析显示,拟单鳍鱼体内荧光素酶,与发光浮游生物海萤体内荧光素酶一样,而海萤是拟单鳍鱼的食物。通常动物进食蛋白质后会将其消化,但这项研究显示,拟单鳍鱼进食海萤后并不消化荧光素酶,而是直接把荧光素酶吸收到特定器官的细胞内,从而“点亮”自己。
研究小组说,这是首次发现上述特殊现象,他们将此命名为“偷盗蛋白质”。今后,研究人员将进一步研究拟单鳍鱼“偷盗蛋白质”行为的进化过程、相关基因机制,以及这种现象在生物界中是否普遍存在。他们认为,探索相关机制并加以模仿利用,可能会产生对医学等领域有用的成果。
2.探索鲈形目长棘毛唇隆头鱼皮肤的新发现
发现长棘毛唇隆头鱼能用皮肤探测周围环境。[65]2023年8月22日,美国北卡罗莱纳大学威尔明顿分校生物学家洛里安·施韦克特及其同事组成的研究团队,在《自然·通讯》发表论文,报告了一种名为长棘毛唇隆头鱼的神奇动物,其皮肤也与眼睛一样,可以自行发现并监测周围环境,从而使肤色快速变化。这项研究,有助于进一步理解鱼类多种多样的行为和演化形式,以及自然界的特定动物如何调动身体快速适应环境。
施韦克特在佛罗里达群岛钓鱼时,曾亲眼目睹了一种不同寻常的生物事件。她把一条长棘毛唇隆头鱼钓起来,扔上了船,但等她随后要把鱼放进冷却器里时,却发现鱼的皮肤变成了与船甲板相同的颜色和图案。这种鱼本来就以其会变色的皮肤而闻名,可在几毫秒内从白色变成斑驳的红棕色,融入珊瑚或沙子中。然而令施韦克特无比惊讶的是,这条鱼当时已经死了,但却仍然可以继续“伪装”。这是不是意味着:这种鱼能不依靠眼睛和大脑,只用皮肤来探测光线?
此前研究表明,这种鱼会通过移动色素细胞内的色素,来暴露或覆盖其身体底部的白色组织,以此伪装或发送社交信号。但人们并不清楚它是怎么感知进而调控肤色变化的。
这一次,研究人员通过测量光对长棘毛唇隆头鱼不同部位的影响,用显微镜详细分析了该鱼的皮肤。他们在色素细胞下发现了名为SWS1的光受体,这些受体对穿透色素细胞表达颜色的光非常敏感,对珊瑚礁生境内光的波长尤其如此。换句话说,这些皮肤上的受体,能向鱼反馈它们身在哪里以及该如何发生变化。
快速改变肤色的能力,在许多不同的动物中发生过多次演化,包括两栖动物、爬行动物和鱼。这种性状有助于适应环境温度变化、吸引配偶、提供伪装等。研究团队认为,此次发现的鱼类行为新机制,可能也存在于其他变色动物中。
3.探索鲉形目狮子鱼遗传基础的新进展
首次揭示狮子鱼适应深渊极端环境的遗传变异。[66]2019年4月15日,中国科学院水生生物研究所何舜平研究员和西北工业大学王文教授、邱强教授为共同通讯作者的一个合作研究团队,在《自然·生态与进化》杂志网络版发表论文称,他们对生活在马里亚纳海沟7000米以下的狮子鱼开展了多方面的深入研究,在分类学上厘清了其系统地位,首次在形态上发现了适应深渊的变化,在多组学大数据分析的基础上揭示了狮子鱼深渊适应的遗传基础。
深海作为地球表面最后未被人类大规模进入或认知的空间,约占地球表面积的65%,蕴藏着人类社会未来发展所需的各种战略资源和能源。深海环境具有高压、温差巨大、终年无光、化学环境独特等特殊极端条件,是常规生命形式的禁区,探索难度极大。6000米以下的深海被称作海斗深渊,尽管环境如此恶劣,6000米以下依然发现了不少海洋生物。
据介绍,此次研究涉及的深海狮子鱼样本,于2016年底和2017年初由我国深渊科学考察船“探索”一号通过“天涯”号和“海角”号深渊着陆器获得。研究团队解析了超深渊狮子鱼的基因组,并揭示了其对超深渊极端环境的适应机制。
研究发现,由于没有阳光的照射,超深渊狮子鱼通体透明;为适应高压环境,其骨骼变得非常薄且具有弯曲能力,头骨不完全,肌肉组织也具有很强的柔韧性;基因组中与色素、视觉相关的基因发生了大量丢失,其中一个与骨骼钙化的关键基因也发生了假基因化;在细胞和蛋白层面,多个与细胞膜稳定和蛋白结构稳定的基因发生了特异突变,这些遗传变异可能共同造成了这一物种的奇特表型和对超深渊极端环境的适应能力。
(六)腔棘目与鮟鱇目鱼类探秘的新信息
1.探索腔棘鱼生理功能的新进展
通过3D模型确认活着的腔棘鱼存在没用的肺。[67]2015年9月15日,巴西里约热内卢大学普鲁裸·布里托率领的研究团队,在《自然·通讯》杂志上发表论文称,他们确认了活着的腔棘鱼当中有肺的存在,并证实肺已经不再具有任何实际功能,但是它能帮助人们了解到,这种著名的活化石鱼类,4.1亿年前的古老祖先们是如何生存的。
在全球活化石物种的榜单上,腔棘鱼一直位列榜首。它是一种大型的肉鳍鱼,是现今还存活的最古老鱼类。但很长一段时间,它都被认为在约6000万年前即已灭绝,直到1938年,人们才在南非的海边发现了还存活的一个物种:西印度洋矛尾鱼,从此它们获得了“活化石”的称号。与已经变成化石的物种相比,矛尾鱼缺少一个典型的“钙化肺”,钙化肺被认为是一种对于浅水的适应特征,而且科学家一直不清楚的一点是:那些已经变成化石的物种,在当下腔棘鱼的身体结构中是否还有少许残余。
此次,该研究团队使用X-射线断层扫描成像方法,成功完成了活腔棘鱼种西印度洋矛尾鱼五个发育阶段肺的3D模型重建。研究人员证实,虽然这个物种在早期胚胎中具有一个发育良好、有可能发挥功能的肺,但这个肺在后来的胚胎阶段、亚成体阶段和成体阶段的生长,很大程度地减缓了,最终变得没有功能,从而退化了。
研究人员还报告称,在成年矛尾鱼退化的肺周围,散布着小而柔软的“盘”型结构,并且表示它们与腔棘鱼化石的钙化肺比较类似。研究人员认为,虽然这些结构在如今用鳃呼吸的腔棘鱼中已不再使用,但对已变成化石的那些物种来说,这些“盘”在调控肺活量中曾起过一定作用,而当后来的物种适应了深水环境后,这些“盘”的作用便最终消失了。
2.探索鮟鱇目躄鱼伪装术的新进展
发现躄鱼能通过变色与漂白珊瑚融为一体。[68]2016年10月,国际自然保护联盟科学家加布里埃尔·格里姆斯迪奇等人组成的一个研究团队,在《珊瑚礁》杂志发表论文称,适应环境非常重要,这似乎正是躄鱼采取的方式。他们的研究表明,躄鱼会变成白色,以便同它们寄居的漂白珊瑚融为一体。
大斑躄鱼是“久坐不动”的海底居住者,并且能在几周内改变自己的颜色,从而天衣无缝地融入周围的环境。它们的伪装术,使其能对毫无戒心的猎物发起突然攻击。研究人员介绍说,自从马尔代夫温暖的海水中充满了色彩鲜艳的珊瑚,生活在那里的大斑躄鱼,便开始同这些橙色或粉红色的色调相匹配。不过,日益上升的海洋温度,导致这些曾经五彩斑斓的珊瑚被普遍漂白。
2016年5月,该研究团队在北阿里环礁潜水时,拍摄到一条不同寻常的白色躄鱼,栖息在被漂白的珊瑚中。其凸出的黑疣,则模仿了生长在珊瑚骨骼死去部分的褐色海藻。
研究人员推测,躄鱼极少改变位置,因此这条看上去很可怕的大斑躄鱼,可能在同一地点呆了好长一段时间。当海水温度在4月底或5月初变得异常高,并且珊瑚因此被漂白时,它可能也变成了白色。
格里姆斯迪奇介绍说:“这太吸引人了,因为我们从未看到,一条躄鱼因珊瑚漂白事件而改变颜色。”研究人员表示,这或许证实了,大斑躄鱼将如何对日益频繁的珊瑚漂白事件作出反应。他们很想看到,如果珊瑚死掉,并且因长满了海藻而变成棕色时,躄鱼是否会再次改变颜色。