社交账号登录

社交账号登录

0/34

上传头像

拖拽或者缩放虚线框,生成自己满意的头像

头像

预览

忘记密码

设置新密码

文化

生活在漆黑深海里的鱼是如何看到颜色的?

JoAnna Klein2019-05-13 06:47:35

“深海里还有很多未解之谜。”

本文只能在《好奇心日报》发布,即使我们允许了也不许转载*

银色洞鳍鲷(silver spinyfin,俗称小多利[little dori])生活在深海的“暮色带”(Twilight Zone)——这里距离海平面以下大约半英里(约合 805 米),海水由蓝色逐渐变为黑色。在那里,它们看到的世界可能与其他已知动物看到的都不同。

科学家普遍认为,由于阳光无法企及与水面相距甚远的深海,因此没有足够的光线让生活在那里的动物感知颜色,它们也就不一定非得拥有彩色视觉能力。但是,当地时间上周四(5 月 10 日)发表在《科学》的一篇研究提到,对彩色视觉感兴趣的研究人员在分析了 101 种不同鱼类的基因组后发现,银色洞鳍鲷不仅拥有可识别微光的基因,其数量甚至比地球上其他脊椎动物更多。这些基因让它们能够看见深海里的残余微光和所有类型的生物光,而其他鱼类也可能拥有这种在深海里探测颜色的能力。

“以前在有脊椎的鱼类中从未有过这样的发现,”梅根·波特(Megan Porter)说道。她在夏威夷马诺大学(University of Hawaii at Mānoa)研究视觉进化,但没有参与此项研究。“这一发现与我们认为的深海里的视觉系统进化情况相左,因此不得不质疑各个视觉系统究竟是如何在昏暗的光线下运作的。”

一般来说,光线在抵达视网膜后就会产生视觉。我们的视网膜内有可感光的视杆细胞和对特定波长反应灵敏的视锥细胞,这两种细胞里的感光色素或视蛋白(visual opsins)会把光线转化为可供身体解读的信号。

通常来说,脊椎动物最多有 4 种视锥细胞和 1 种视杆细胞。比方说,大多数人可透过 3 种视锥细胞看到红色、绿色和蓝色。视锥细胞让我们能在光线充足的环境中看到颜色,但当光线昏暗时,我们只能透过视杆细胞来感受光的强度,因此通常会变成“色盲”。

但是,有的深海鱼似乎能用与众不同的方式观察它们的世界。

《科学》杂志上的这项研究是由布拉格查理大学(Charles University in Prague)的进化生物学者苏珊娜·穆西洛娃(Zuzana Musilová)发起的。她的团队发现,与其他鱼类相比,深海鱼体内的部分基因已经退化——这种基因能产生感知红光和紫外线的视锥细胞和视蛋白。但由于这些光的波长本来就无法直达深海,因此这一发现并不令人意外。不过,研究人员还发现,某些深海鱼有多余的可制造视杆细胞的基因。

他们在仔细研究了 101 种基因组后发现,三种不同种类的深海鱼有多余的基因,这让它们能在微弱的光线中拥有“视觉”。其中,银色洞鳍鲷体内的基因数量最多。这些基因能产生 2 种视锥蛋白和 38 种视杆蛋白——这一数量比已知任何脊椎动物的还要多,也让它们对蓝光更为敏感。

“这是非常独特的发现,让我们感到相当震惊,”穆西洛娃说道。

不过更令人惊讶的是,银色洞鳍鲷身上有 14 种视杆蛋白基因依然活跃(深海中成年鱼体内的视杆基因比生活在较浅海域的幼鱼更多),由此生成的每种蛋白都能感知一种波长略微不同的绿光或蓝光。

这些鱼类可能会利用多余的基因去侦测有细微区别的光,看到一个我们无法想象的由蓝光和绿光交织而成的世界。

但是,它们也可能没有完全使用这些额外的视觉力量。此前,科学家用皮皮虾(mantis shrimp)做过实验——这种虾的眼睛构造复杂,拥有超过 12 种色觉视锥细胞和其余动物所没有的视觉处理系统。虽然它们能侦测到更多颜色,但进一步的研究发现,当它们必须把颜色与食物联系在一起时,辨别细微色差的能力却不如人类

波特表示:“皮皮虾的案例说明,我们在分析它们如何使用不同感受器时存在不少误解。”这些鱼类确实有可能透过视杆细胞看到颜色,但那个世界看起来是什么样的呢?“我不敢冒险猜测,因为那是一个我们从未见识过的世界,”她补充道。

大部分科学家认为,迁居到深海生活的生物为了适应那里的环境,一些不必要的身体功能会逐渐退化,比如说视觉——尤其是可识别颜色的基因。这么一来,复制和保持视杆蛋白基因有什么作用呢?

银色洞鳍鲷自身不会发光,但在深海里可能会利用这种“视觉”更容易探测到捕食者和猎物发出的生物光信号(bioluminescent signals)。此外,当它们在各个成长阶段跨越不同海域时,也能够更好地看清环境。

“这一现象要么是由生态差异造成的,要不然就是因为我们研究的生物还不够多,还没有发现其他海洋物种也有相同的模式,”波特说道。“深海里还有很多未解之谜。”


翻译:熊猫译社 Emily

题图版权:Dr. Wen-Sung Chung, University of Queensland

© 2019 THE NEW YORK TIMES

喜欢这篇文章?去 App 商店搜 好奇心日报 ,每天看点不一样的。