两种银鲛的侧线和电感应系统研究:探索深海鱼类的感官奥秘

【字体: 时间:2025年03月01日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为探究深海银鲛非视觉感官系统,研究人员对两种银鲛进行研究,揭示其侧线和电感应系统特征及捕食策略。

  在神秘的深海世界,光线难以穿透,生活在其中的生物面临着诸多挑战。对于深海鱼类来说,视觉在这样的环境中作用大打折扣,因此非视觉感官系统就成为它们生存的关键。银鲛(Holocephali)作为软骨鱼类中较为神秘的一支,大多栖息在 200 米以下的深海区域,由于采样和观察困难,人们对它们的生物学特性、行为习惯以及感官系统了解甚少。然而,随着海洋资源开发不断向深海推进,深入研究银鲛的感官系统,对于评估人类活动对其种群的影响至关重要。此前,虽然有研究涉及银鲛的视觉和化学感受系统,但关于它们的侧线(lateral line)和电感应系统的形态组织及功能,相关信息极为有限。为了填补这些知识空白,来自澳大利亚和法国等机构的研究人员 Laura A. O. Solon、Arnault R. G. Gauthier 等人开展了一项针对两种银鲛的研究,该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员为了开展这项研究,采用了多种关键技术方法。首先是样本采集,他们在 2021 年 1 月于新西兰查塔姆海隆进行独立于渔业的调查,采集到了 3 只苍白鬼鲛(Hydrolagus bemisi)和 3 只澳新窄鼻幽灵鱼(Harriotta avia)的样本。接着,运用了地形测绘、微计算机断层扫描(μCT)、组织学以及扫描电子显微镜等技术,对样本侧线凹槽(lateral line grooves,LLGs)、感觉器官(neuromasts,神经丘)、壶腹器官(ampullary organs,包括毛孔、管道和球状体)的分布、数量、大小和微观结构进行了详细研究。

下面来看看具体的研究结果:

  1. 侧线系统的大体形态组织:两种银鲛头部的侧线凹槽(LLGs)分布呈双侧对称,但在细节上存在差异。例如,苍白鬼鲛拥有从头部后背部横向延伸的颞上(supratemporal,ST)凹槽等,而澳新窄鼻幽灵鱼则不存在连接眶下(suborbital,SO)和吻前(prenasal,PN)凹槽的吻侧(rostral,R)凹槽等。此外,苍白鬼鲛吻部和整个吻腹面有囊状凹槽,而澳新窄鼻幽灵鱼只有线状凹槽。
  2. 侧线凹槽和神经丘的微观结构:扫描电子显微镜和组织学显示,两种银鲛的侧线凹槽呈圆柱形,横截面为椭圆形或 U 形,且腹侧凹槽直径更大,苍白鬼鲛的前凹槽直径明显大于澳新窄鼻幽灵鱼。神经丘位于凹槽底部内侧,呈椭圆形且沿凹槽轴拉长,由柱状感觉毛细胞、支持细胞和套细胞组成,感觉毛细胞顶端有一根长动纤毛和一束静纤毛。
  3. 电感应系统的大体形态组织:两种银鲛的电感应系统大体结构相似,壶腹毛孔开口通过充满凝胶的管道连接到壶腹球状体,壶腹球状体聚集在吻部形成一个大的集群。不过,它们的壶腹毛孔分布不均匀,且数量和大小存在差异。苍白鬼鲛的壶腹毛孔数量为 600±64 个,澳新窄鼻幽灵鱼则有 1245±137 个。同时,两种银鲛的头部都存在不同大小的毛孔,且背部毛孔大于腹部毛孔。
  4. 壶腹球状体和感觉上皮的微观结构:两种银鲛的壶腹球状体均为指状(dactyliform),苍白鬼鲛有 7 - 9 个指状感觉腔,澳新窄鼻幽灵鱼有 4 - 9 个。壶腹球状体的入口处,壶腹管道通向一个大的壶腹本体,然后连接到多个感觉腔,每个感觉腔由一层感觉上皮细胞排列而成。神经纤维从感觉腔底部的不同肺泡汇集形成传入神经束。

研究结论和讨论部分指出,两种银鲛的侧线和电感应系统的外周区域在解剖学和地形学上的相似排列,可能反映了它们检测和定位底栖猎物的重要性,这些猎物随后可能通过吸力进食被摄入。澳新窄鼻幽灵鱼细长的吻部可能像锯鲨和锯鳐的锯一样,用作感觉探针,提供有关潜在猎物的微小水动力干扰和弱电场的空间分辨信息。而苍白鬼鲛的侧线器官和电感受器的排列有所不同,尤其是壶腹毛孔的数量,这表明该物种可能比侧线更不依赖电感应来检测猎物、捕食者和同类。此外,研究人员还认为,对每个物种接收侧线和电感应信息的感觉脑区的传入输入(轴突数量)和相对大小进行更多定量分析,可能会进一步揭示这两种感觉方式的相对重要性。这些知识对于评估它们在自然栖息地中对未来人为干扰(如铺设海底电缆和未来深海采矿活动)的脆弱性具有重要意义。
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