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据史密森学会网站报道,新发现的“剑状眼窝骨”无望让�形目这些致命鱼类之间的关系重新洗牌。
2003年,美国堪萨斯大学的退化生物学家利奥・史密斯(Leo Smith)正解剖一只绒皮�(velvetfish)。他希望找出�形目(Scorpaeniformes)之间的关系,�形目包括绒皮�、老虎鱼、石鱼以及臭名远扬的狮子鱼,这一目的通用称号是源自每只鱼面颊上发现的骨板。当解剖这只绒皮�的上颌时,他留意到一处奇异的中央,他无法肃清泪骨。
史密斯回想道,“关于正常的鱼,在上颌骨和这块骨头之间有一些结缔组织,你可以用解剖刀片在它们之间切割。但事先我发现把这一构造分开相当困难。最终把它分开时,我留意到这个构造是凹凸不平的,事先我忽然认识到,这其中应该存在某种锁定机制。”他的任务次要针对鱼毒的退化以及生物发光景象。
大少数绒皮�自身看起来就很怪异,它们长着棘刺,全身散布着滴状斑点,所以这种凹凸不平的构造并非那么稀罕。不过史密斯破费了数年工夫研讨�形目,此前他从未遇到过这种宏大的具有锁定作用的眼刺。他和他的同事们把这个新发现的奇异构造称为“剑状眼窝骨(lachrymal saber)”。
(这是Whiskered Prowfish的X射线图,它拥有一块“剑状眼窝骨”。它是一种眼刺会发光的老虎鱼。)
史密斯与美国鱼类学家和爬虫学家协会的一些成员协作写成的文章宣布在《两栖匍匐学报(Copeia》)上,文中初次描绘了这种不太能够呈现的眼刺,他们还描绘了另一种收回绿色荧光的小眼刺。研讨者未确切阐明这种附器的用处。不过他们宣称,这种眼刺的发现无望推翻�形目的退化树,改动我们对这些毒性极高的鱼的理解。
这一发现也引发了一个成绩:为什么这个会发光的、紧锁的剑状附器被疏忽了这么久?
我国这片创新热土正在发生一场全面而深刻的产业结构变革。
(一种名为Spotted Ghoul的石鱼正半躲在砾石中。)
在水下很容易就会错过石鱼。鱼如其名,它们十分相似岩石,表面掩盖着鹅卵石,看起来像水下碎石或珊瑚礁。但踩到一只,你就永远不会遗忘它。
陆地中有毒的鱼比海洋上的蛇还要多,甚至比一切有毒的脊椎植物还多。石鱼是地球上最毒的鱼。不幸被石鱼咬一口,就像一个受益者曾描绘的那样,“用锤子敲你的脚趾,然后用指甲锉一遍又一遍地摩擦脚趾。”曾有潜水员被石鱼咬后丧生,不过这种状况并不罕见。
石鱼和它们的远亲也十分擅长假装。有些鱼在背部种植藻类和水螅花园,有些鱼可以随意改动颜色。钓饵�(decoy scorpionfish)在背鳍上长着钓饵,相似一只正在游泳的小鱼。这些神奇的生物次要生活在印度洋―太平洋地域的寒带水域中,它们运用假装来伏击猎物并防止本人成为猎食者的午餐。
剑状眼窝骨是这些鱼所特有的,但这种眼刺不知何故被疏忽了。它的构造非常特别。想象一下鱼眼下方凹陷的复杂棘刺,像棘轮和棘爪一样从正面锁定到位,好像两条尖利的手臂。史密斯说,“他们这些鱼经过锁定机制挪动与之相连的底层骨骼,然后旋转眼刺。”
至多一种物种――澳洲鳞�(Centropogon australis,一种老虎鱼)的眼刺会收回浅黄绿色的荧光,而其他的鱼在某种光线下会收回橙白色的光。
华盛顿大学的生物力学家和鱼类专家亚当・萨默斯(Adam Summers)目前正对4万种鱼停止CT扫描。他曾经扫描了3052种鱼和6077个样本。多年来他研讨了�形目的许多种鱼,但从未留意到眼刺这种构造。
萨默斯是皮克斯动画公司第一部和第二部《海底总发动》的迷信参谋。他表示,“鱼类的直立进攻景象十分普遍。”这是指某些物种遇到压力或要挟时躯体某一构造竖立起来的解剖进攻景象。他说,“假如你钓到一条鱼并把它从鱼钩上拔上去,你会觉得到它的背棘会立起来,并不断扎你。但是多年来我们居然没发现眼睛上面的这种构造――眼刺,真不可思议。”
研讨人员运用DNA测序来确认他们的这个新发现。他们检查了5280种经校排的核苷酸,并运用12个外群作为对照组,从而构建了一棵系谱树或退化树。史密斯解释,一旦拥有这棵树,就可以应用祖征形态重建的办法追踪某些特征的退化历史。这能够有助于生物学家把过来被以为是不同家族的鱼类一致为同一个家族。
史密斯解释:“在过来,�形目的分类法是混乱的。�和石鱼的关系的确存在成绩,并且当这些鱼被视为两个次要谱系而不是10个传统的鱼科时,与它们相关的许多科级名字被取消了。如今它们的区别办法更复杂了,眼刺的存在与否可以彻底区分这两个谱系。
(在费尔德博物馆中,一只须�,英文名Apistus carinatus,被一种吃肉的甲虫吃得只剩下骨头。)
第一次解剖绒皮�时,史密斯不明白他在看什么。 他说,“我本以为它们只是刺有点多,有点粗糙。它们的头部有许多棘刺和凸块。所以我就说,‘喔,这些眼窝骨更风趣。'”
史密斯破费数年工夫解剖鱼骨和活鱼,以确定这种眼刺的普遍水平。侥幸的是,作为堪萨斯大先生物多样性研讨所的所长,他可以拜访全球最大的一个鱼类标本库。
其中的许多标本运用“清洗和染色”办法制造而成,迷信家把液态甲醛和名为胰蛋白酶的胃酶混合起来,用以溶解肌肉和其他软组织。后果,骨骼被染成白色,软骨被染成蓝色,骨骼构造因而明晰出现,就像黑色玻璃。这种技术使迷信家更容易地研讨脊椎植物的骨骼构造。
萨默斯指出,“研讨鱼类的人常常要与死鱼打交道,许多很不错的技术无法使用在不能动的植物上。发现眼刺,并认识到它是整个鱼群的一致特征,这真的很棒。”
史密斯不确定为什么鱼会演化出这种特征。不言而喻的假定是眼刺具有进攻功用,由于伸出的棘刺扩展了头部的宽度,使它们更难被吞咽,并且更能够刺穿猎食者。其他鱼也会执行相似的进攻措施:深海灯笼鲨的背棘长有会发光的“光剑”,迷信家以为“光剑”的作用是进攻掠食者。
不过,对眼刺的进攻作用,史密斯并不确定。他表示,另一种能够是为了吸引配偶。换句话说,目前眼刺真正的存在意义还是一个谜。
2006年,史密斯与沃德・惠勒(Ward Wheeler)一同发现,超越1200种鱼是有毒的,而之前的估量数字约为200种。十年后史密斯把毒鱼品种更新至2386至2962种。他还与著名的鱼类学家马特・戴维斯(Matt Davis)和约翰・斯巴克斯(John Sparks)一同撰写论文并宣布在《公共迷信图书馆期刊(Plos One)》上。论文中指出,论文标明陆地鱼类谱系的生物发光特性演化了27次。他甚至修正了蝴蝶鱼的分类。
史密斯的这一新发现能够会推翻人们对鱼类关系的看法,明尼苏达州圣克劳德州立大学的生物学副教授萨拉・吉布森(Sarah Gibson)努力于研讨三叠纪鱼类。“我以为这是一项十分严重的研讨,”她说,“理解鱼群的退化关系实践上可以影响我们对鱼类退化历史的看法。”
萨默斯补充,理解石鱼的退化历史是维护它们的关键,“我们需求晓得它们的真实面目,否则无法展开维护任务。。”剑状眼窝骨的奥妙“是一个值得讨论的风趣课题,此前我们没发现它,对此我仍感到震惊。”
最终,这一发现还验证了史密斯对《纽约时报》说过的话,虽然阅历了数百年的研讨和探究,“我们对鱼仍一无所知”。