撰文|昕诺
人们常用“缘木求鱼”这个成语来比喻方向、方法不对所以不能达到预期的效果,的确大多数鱼儿离开了水就不能生存,但是有一种鱼却可以离开水生活。它不但能离开水,还能上树,这就是弹涂鱼——一种进化程度较低的古老鱼类。
弹涂鱼概况
弹涂鱼是货真价实的鱼,属于刺鳍鱼科,一共有25种,生活在非洲西岸、印度、太平洋水域、新赫布里底群岛热带及亚热带近岸浅水区(美洲不产),中国常见的有三种,分别是弹涂鱼、大弹涂鱼和青弹涂鱼。弹涂鱼是人类的好朋友,人们亲切称之为“花鱼”或者“跳跳鱼”。它们的模样有点“怪怪的”,一对鼓出的大眼睛好奇地打量着周边的世界,两只强壮的胸鳍像两条粗短的臂膀支撑着身体,皮肤是蓝绿色的,背上有着带深色斑点的背鳍,那些背鳍骄傲地撑开,越发显得那颗昂起的鱼头不可侵犯。退潮之后,弹涂鱼出穴跳跃活动在泥滩上觅食,食用小昆虫或者底栖硅藻。取食底栖硅藻的时候,它们的下颚接触滩涂表面,像犁田似的,把头左右摇晃,爬行前进。涨潮之后,弹涂鱼就回到自己玩的洞穴内以躲避到浅海滩来觅食的各种肉食鱼类的攻击。天晴的时候,弹涂鱼也会爬到树上玩耍或者在石头上晒太阳。该鱼有钻孔栖息的习性,其孔道至少有两个,孔道不规则。地下洞穴也会用作抚婴室,每年4—6月繁殖产卵后,鱼卵就在这个地方发育,洞内也常常严重缺氧,雌鱼和雄鱼就会不断地轮流吞食空气,将其注入洞中,以便建造一个地下空气包缓解氧气不足的情况。受精卵发育成熟后,刚孵出来的微小透明幼鱼就会附入洞水内,开始它们游向大海的最初历程。在幼鱼出生后的最初几个小时内,它们看上去非常像浮游生物,被包裹在一个淡黄色的液囊内,以此来维持生命。大约45天后,幼鱼就能钻出洞穴来到海滩上,开始它的水陆两栖生活。
弹涂鱼为生存环境所做的改变
与水生亲戚相比,弹涂鱼通过登岸获得了更多的生存优势,从而避免了与其他鱼类争夺食物资源而产生激烈竞争。那么,为了适应生存环境的改变,弹涂鱼究竟做了哪些改变呢?
习性变化
弹涂鱼都具有一定的水陆两栖习性,已形成诸多与之相适应的形态和生理变化。主要表现在眼球突出于头缘之上,以利于观察控制飞鸟,从而逃避敌害;胸鳍发达,可在潮间带滩涂爬行和跳跃;氨耐受能力强以适应高浓度的氨水平;皮肤经常分泌黏液,保水能力强,有利于长时间离开水环境;抗病能力强,能抵抗水路两种生存环境中不同的病原微生物。
基因变化
种群变化
弹涂鱼种群的扩张或收缩在很大程度上与海平面的变化有关。海平面低时,露出更多的泥滩来生长硅藻,所以喜欢底泥环境并且主要以硅藻为食物的弹涂鱼种群数量扩张;海平面高时,能够让肉食性弹涂鱼食到更多的昆虫和虾蟹,所以喜欢杂草丛生的沼泽环境并且肉食性弹涂鱼种群数量扩张。
免疫适应
具有水陆两栖习性的弹涂鱼需要同时面对水陆两地微生物,所以在DNA修复、DNA复制、核酸代谢过程和应急反应等方面发生一些变化,这些变化发挥维持基因稳定性、应对潮间带恶劣的温差变化和阳光直射等作用。
氨排泄与代谢
在自然条件下,相比于终身生活在水中的鱼,两栖弹涂鱼面临着较高浓度的氨胁迫。弹涂鱼超强的氨耐受能力与其高效的氨排泄机制是分不开的。肝脏作为鱼类的重要排泄器官,在氨的代谢和调控方面发挥着重要作用,弹涂鱼在氨胁迫条件下,会采用部分氨基酸代谢的策略。弹涂鱼体内的氨基酸代谢机制与氨的生成及相关的代谢途径是其具有氨耐受能力的重要基础。
视觉变异
脊椎动物视网膜中一般存在5种紫红蛋白,但研究发现,弹涂鱼丢失了用于感受紫外光的蛋白,因此推断弹涂鱼可能通过这种方式来减少陆地生活时紫外线对视网膜的破坏作用。此外,弹涂鱼也通过蛋白质的变异感受更广谱的色彩,这也与其较强的陆生习性相吻合。
鱼其实是“近视眼”,长期生活在水介质中,与人佩戴着近视眼镜一样。一旦生活于陆地时没有了水介质,两栖弹涂鱼是否也会变成近视眼?从它们的“朝天眼”和敏锐的躲避飞鸟袭击的能力来看,它们的视力发生了陆生适应性改变。弹涂鱼通过提高视网膜中的多巴胺的浓度水平来减少近视的发生,这种视觉改变有利于弹涂鱼实现较强的陆生习性。
嗅觉改变
作为寻找食物、寻求配偶和躲避敌害的核心,嗅觉系统通过嗅觉受体来感受环境中的有关气味分子。弹涂鱼感受水体的嗅觉受体有所收缩,因此弹涂鱼在感受水体来源的气味分子方面能力有限。
干露应激(空气暴露)
弹涂鱼的陆生习性决定着其经常暴露在干燥和缺氧的环境中,研究表明,弹涂鱼采取抑制细胞生长和分化的能量节约方式来应对陆生性低氧暴露。