致命气息困扰生物学界86年的问题鱼群为何

在年，著名的动物学家、诺贝尔生理学或医学奖获得者卡尔·冯·弗里希（KarlRittervonFrisch）发现一个奇怪的现象：当一条受伤的明尼苏达鱼出现在水箱里时，一群明尼苏达鱼会立即恐慌起来，整个鱼群陷入了一种紧张的状态，仿佛捕食者就在附近。

这种防御机制使鱼类即使自己没有直接看到捕食者，也能避免危险。冯·弗里希推测，一定是一种化学物质从受伤的鱼的皮肤上散发出来，并被其他鱼通过嗅觉检测到，他将这种化学物质称为schreckstoff（德语意为“可怕的东西”）。但这位著名的诺奖获得者根本没法确切地知道这种神秘物质到底是什么。

在最近发表于《当代生物学》（CurrentBiology）上的一项新研究中，来自日本理研脑科学中心的科学家吉原义弘领导的一个研究团队，终于揭开这种物质的神秘面纱。

实验表面，那实际上是两种物质，每种物质都传递着不同的信息，只有当检测到这两种物质时，鱼群才会做出仓皇逃散或“装死”的反应。这种生物编码的巧合检测可能控制包括人类在内的动物的多种社会行为。

冯·弗里希发现那个奇怪的现象后的几十年里，科学家们发现，骨鳔超目（约占地球上所有淡水鱼类的75%）面对受伤的鱼类的时候，都有相似的反应——前提是那条受伤的鱼与鱼群属于同一物种。然而，尽管经过多年的研究，警报物质的成分仍旧是个谜。

日本生物学家吉原义弘解释道：“许多研究人员试图使用各种鱼类的皮肤提取物来纯化和识别报警物质。我们的研究与众不同，也是我们成功的原因，是我们选择了一种完全不同的筛查方法。”

在之前的研究中，科学家们通过将单个化学物质放入鱼缸并观察鱼类的反应来筛选需要净化的物质。然后，他们报告了引发鱼群最大恐惧反应的物质，然而，结果往往不可靠或不可重复。

在这项新的研究中，吉原义弘的团队根据大脑活动来筛选物质。他们将受损的斑马鱼皮肤，放入装有一大群斑马鱼的水箱中，然后使用免疫组织化学方法观察斑马鱼大脑的哪些部分发生了反应。

接下来，他们使用另外两种鱼类重复了同样的实验，一种是金鱼，属于骨鳔超目，另一种是青鳉，不属于骨鳔超目。

研究人员发现，三种鱼类的大脑负责嗅觉的区域都对受伤的皮肤有反应。但是，一种是非特异性的，对所有三种受损皮肤都有反应，一种是超阶特异性的，只对金鱼和斑马鱼皮肤有反应，还有一种是斑马鱼特异性的。由于墨鱼没有警报反应，而斑马鱼对受损的金鱼皮也没有太大反应，研究人员推断，发生这种行为需要两种化学信号：一种是骨鳔超目特异性危险气味信号，另一种是物种特异性气味信号——只对同物种的鱼有反应。

简单来说就是，骨鳔超目鱼类会从受损的鱼皮肤中检测到两种信号，一种信号代表着危险，另一种信号代表着“我们的一个同类受伤了”。只有同时检测到这两种信号，鱼群才会做出逃散或“装死”的行动。

研究人员使用他们之前开发的先进系统，从生物化学上纯化了负责斑马鱼特定大脑反应的确切分子，他们将其命名为“硫酸达尼尔”。接下来，他们使用一种特殊类型的色谱法，结合大脑的钙成像，确定了引起Ostariophysi（骨鳔超目）特异性嗅觉反应的分子，并将其命名为Ostariopterin。

当他们检查许多鱼类的皮肤时，他们发现与他们的理论一致，硫酸达尼尔是斑马鱼特有的，而Ostariopterin在Ostariophysi超目的许多鱼类中被观察到。

为了验证他们的理论，研究人员用这些化合物代替受损的皮肤重复了他们的实验。斑马鱼确实表现出了强烈的恐惧反应，但正如预测的那样，只有当硫酸达尼尔和Ostariopterin都被放入水中时，才会有这种反应。此外，只有在这种情况下，研究人员才观察到斑马鱼杏仁核的活动，这是一个已知控制恐惧反应的大脑区域，因此，该区域很可能是发生重合检测的地方。

至此，一个困扰科学家们86年的谜团终于被解开。

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