D在墨西哥一些漆黑的水下洞穴里,生活着一条奇特的粉红色小鱼。这种白化病患者只有四英寸长,下颚外侧有味蕾,睡眠很少,最有趣的是,它没有眼睛。
这条盲鱼(阿斯蒂阿纳克斯mexicanus)从一种有眼睛并生活在附近河流系统的水面鱼类进化而来。在50万到500万年前的某个时候,由于戏剧性的地质事件,一些水面鱼类被困在了地下洞穴中。马里兰大学进化发展生物学家和教授威廉·理查德·杰弗里解释说:“突然之间,水面上的鱼类大量被转移到地下。”“那些能在地下生存下来的鱼类做到了,它们生产出了我们现在看到的洞穴鱼。”在洞穴中捕获的鱼类种群在进化过程中失去了眼睛和色素沉着,这被称为“退化进化”,即一种特定特征的丧失——就像猿类,包括我们人类,最终没有了尾巴。
尽管它们的解剖结构有着巨大的差异,但盲穴鱼和它的近亲实际上是同一物种,可以杂交。事实上,就像胚胎一样,石斑鱼的眼睛和表层鱼一样,但它们的眼睛永远不会成熟。
生活在完全黑暗中的鱼不会依靠视觉来导航,这是有道理的。但这就引出了一个问题:他们是如何四处走动的,他们做得很好。“当他们在游泳的时候,你不会真的注意到他们没有眼睛,因为他们没有撞到彼此,他们没有撞到墙壁,”布里斯托大学的讲师Shane Windsor说,他研究生物启发的流体动力学。他过去常常把一些鱼放在实验室的桌子上,奇怪的是,他的来访者并没有立即注意到他们丢失的眼睛。
盲囊鱼的定位机制比其他鱼类可用的标准方法有效50倍左右。
洞穴鱼导航能力的关键是一种被称为侧线的感觉系统,这是所有鱼类都共有的特征。它是由被称为神经母细胞的受体组成的,它沿着鱼的一侧靠近脊椎,环绕着鱼的眼睛和下巴。这些感受器可以让鱼感知周围水的压力变化,揭示附近静止和移动的物体。墨西哥盲洞鱼和其他几种鱼类一样,也有覆盖全身的浅表神经母细胞。研究表明,穴鱼的侧线系统可能特别敏感。
温莎解释说,这种感觉系统使鱼类能够利用所谓的水动力成像进行导航。当鱼在水中移动时,它会产生一个流场,就像船头的波浪一样。当鱼靠近物体时,物体的存在会改变流场。然后,鱼的侧线系统可以感知其身体周围的水流是如何变化的,从而向鱼提供关于附近物体的反馈。
根据一项新的研究,还有一种方法,尤其是墨西哥盲囊鱼,可以用来帮助观察周围的环境:它通过快速张开和关闭嘴产生吸力爆发,产生水流。鱼路径中的物体会破坏水流模式,然后鱼会感觉到这些变化。这就是为什么鱼在不熟悉的环境中张口和闭口的频率是原来的两倍。
以色列特拉维夫大学(Tel Aviv University)的研究人员、该研究的主要作者罗伊·霍尔兹曼(Roi Holzman)说,这种机制在帮助它们“看”东西方面的效果,是其他鱼类使用的标准流体力学成像的50倍。他解释说,吸力爆发和流体力学成像是串联工作的,原理类似潜艇既使用被动声纳也使用主动声纳.
洞穴鱼主动声纳的发展并不是一次性的事件。在墨西哥的洞穴中发现了很多这种物种,它们都是分别进化的,但以类似的方式,从水面鱼类。这就是吸引玛蒂娜Bradic她是纽约大学研究进化遗传学的博士后研究员。她说:“可重复性对科学方法极其重要。”“我们真正想要观察的是多次重复的事件,比如这个,这样我们就可以对事情是如何发生的做出推断。”这种不寻常的小鱼不仅仅是生物学上的异类;它也许能教会我们关于进化的整体知识。
Simone M.Scully是纽约市的一名科学和文化记者,也是纽约大学的一名编辑实习生鹦鹉螺.在Twitter上关注她@ScullySimone.








