从鱼的觉获得感知遭受变迁,海洋生物系统和神

日期:2020-03-23编辑作者:生命科学

CCTV.com2007年12月27日 10:55来源:科学时报

科学家以新角度研究可持续利用海洋资源的方法

“21世纪进化生物学与鱼类神经的进展与展望——鱼类感觉、行为、进化与发育研讨会”近日在上海召开。会上,上海水产大学海洋生物系统和神经科学研究所正式挂牌成立。

实验室里的两只章鱼,一只在开瓶盖,另一只也会学着样子开瓶盖,并且两只章鱼还会比赛谁开得更快。如此“聪明”的鱼,脑细胞只是人脑的“九牛一毛”,确实不能小觑。 但海洋生物和神经科学领域的科学家们更关心一个问题:世界上有2万6千多种鱼,它们怎样活在自己的那个世界里?创办了国内第一个海洋生物系统和神经科学研究所的上海海洋大学宋佳坤教授昨天接受记者采访时表示,研究鱼的感觉,其实是通过触摸鱼对外部世界的感觉,更好地感受气候变化,从而更好地保护人类的生存环境。 鱼的感觉令人称奇 宋佳坤展示了一张显微镜下鱼耳朵的照片,从鱼的头部纵切开,不仅可以看到耳石,还可以看到半规管——一种与维持平衡有关的感受器官。进一步在显微镜下放大的照片上,耳石下面可以看到听毛,“耳石一动,把毛细胞推开来,鱼就听到了。” 在国际学术界,有关鱼的听觉、嗅觉、视觉、机械和电感觉等方面的研究,最早始于上世纪90年代,而中国的研究刚刚起步,宋佳坤希望帮助国内建立这个研究的基础。2007年,63岁的她从美国马里兰大学回来,在上海海洋大学创办了国内第一所海洋生物系统和神经科学研究所。 “鱼的听觉、嗅觉并不是因为它是低等动物而降低。”根据她的团队研究,鱼身体是一个电子场,通过呼吸和肌肉运动营造的电场。鱼的头部是负的,尾部是正的。因此两条鱼并行时,并不会黏在一起,而是能自如整齐地转弯游行。 一般我们从鱼身体的侧面可以用肉眼看到小点串联起来的侧线系统,这是鱼特有的感觉系统,能感觉水流、水压、水温、微弱电场变化,摄食、避敌、繁殖等行为都要依靠侧线,里面包含着机械感受器和电感受器。 鱼的感觉已受到伤害 目前的环境变化已经影响到了鱼的感觉,鱼也对此做出了反应。 比如,为了利用新能源,各国在海洋里打井,研究发现,气泵的冲击力使得周边一些鱼的脾脏都被震破。“这也提醒我们选择石油开采地要考虑海洋生物资源的保护。”宋佳坤说,造桥、石油开采、声纳、风力发电,到底对鱼产生了怎样的影响?已有的研究证明,噪音和二氧化碳对鱼的感觉系统已经造成影响。 不久前,国家海洋局的一个研究所辗转找到了宋佳坤,国内开展鱼感觉研究的机构几乎为零,这家研究所希望上海海洋大学教授配合他们研究风力发电是否对当地渔业有影响。她觉得,这是一个很好的动向,说明国内开始重视海洋生物感觉的研究。 鱼类感觉研究涉及多学科 研究鱼的感觉,最终还是要回到人类本身。鱼类感觉世界和海洋环境紧密联系在一起,从鱼的感觉可以窥视人类环境的变化。 在宋佳坤看来,随着海洋经济发展,人类活动对海洋生态系统施加了多重压力,海洋正以每小时100万吨的速率从大气中吸收二氧化碳,影响着全球变暖的趋势。深海勘探、港桥和运输、围海造田也在恶化海洋环境。从鱼类感觉出发,恰恰提供了一个帮助人类可持续性利用海洋资源的新角度。她认为,研究鱼的感觉有两方面的意义,“一是对于气候变化,从鱼的角度找到更确切的判断;二是怎么避免环境破坏的影响,从而有效保护资源的多样性。”而这两方面都是为了让人类生存得更好。 鱼感觉研究涉及多学科交叉,需要应用到仿生学、比较神经生理生物学、细胞分子生物学、功能形态学等学科方法。经过五年的建设,上海海洋大学海洋生物系统和神经科学研究所搭建了多学科交叉的平台,配备了分子生物细胞培养室、高速摄像机等先进设备,研究人员希望,这是基础生物理论研究领域与应用科学一对一的对接机会,只有对接,才能实现双方的最大价值。

作为一门新颖、先进的创新科学,海洋生物系统和神经科学研究综合了神经科学、生态、形态和生理、个体发育(功能行为基因的研究)和系统进化发育的研究,涉及干细胞、生物工程以及仿生、渔业系统等方面。对于学科研究前景,该研究所所长、上海水产大学特聘教授宋佳坤举例介绍,“小孩子小时候如果青霉素等使用过量或使用不当可能会导致失聪,而在对鱼类侧线毛细胞进行研究的时候,我们发现,对于鱼内耳和侧线毛细胞的研究可以引申到神经再生康复原理的研究中,从而可能开发出新技术来医治上述提到的人类的失聪。”

(来源:《文汇报》2012年11月21日)

有关专家认为,该所的成立将有效推动我国鱼类进化与发育、感觉与行为等前沿研究领域的合作与发展。

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