在一次关于刺鱼的客座讲座之后,斯坦福大学研究员 David Kingsley 的目光被一条不熟悉鱼吸引了。当他走过伍兹霍尔海洋生物学实验室 (Woods Hole Marine Biology Laboratory) 的一个水族箱时,一条奇怪的水生生物让他停下了脚步。
“我看了好几次,因为我看向其中一个水箱,那里有一条我见过的最奇怪的鱼,”Kingsley 说。“它有鱼的身体,鸟的翅膀,而且它用六条腿在水箱底部行走。它看起来几乎像半人马之类的东西。”
一连串的巧合
这是导致一个生物学家团队了解这种被称为海鲂鱼的鱼如何利用其腿寻找食物的三个偶然时刻中的第一个。它们的腿不仅具有敏锐的触觉,而且在鱼的脚上还“穿着”相当于味蕾的东西。科学家们在《Current Biology》杂志的一篇报道中阐述了这些奇特特征存在的遗传原因。
在返回加州之前,Kingsley 用智能手机下载了有关海鲂鱼的论文。当他回到斯坦福大学时,他决定研究大自然是如何产生这些奇特的特征的。
讽刺的是,当 Kingsley 谈论他研究的主要生物——刺鱼时,他倾向于关注生物体如何随着时间推移失去功能。但他一再被问及大自然是如何产生新特征的。海鲂鱼为探索这个想法提供了绝佳的机会。于是,他和他的实验室开始研究海鲂鱼的基因组。
与此同时,在东海岸,哈佛大学的一个小组也对海鲂鱼产生了浓厚的兴趣。他们的主要兴趣集中在这种奇怪的生物如何在海底精确地捕猎食物。该小组听说马萨诸塞州渔民说,海鲂鱼非常善于寻找埋藏的食物,以至于其他鱼实际上会跟着它。
底层进食者
哈佛大学小组想看看海鲂鱼在发现食物方面有多厉害。“我们只是把它们放进一个水箱,在底部铺上沙子。我们去杂货店买了些贻贝,把它们埋了起来。海鲂鱼很快就找到了它们,”哈佛大学的 Nicholas Bellono 说。这些鱼在检测含有不同气味的胶囊时表现同样出色。
哈佛大学的研究人员随后开始思考这种能力背后的分子生物学。不幸的是,科学家们在识别关键分子方面的能力并不如海鲂鱼寻找食物的能力。“我们完全失败了,”Bellono 说。“我们找不到任何东西,因为我们真的不知道该往哪里找。”
运气眷顾有准备的头脑
然后,又一次的巧合发生了。该小组的鱼用完了,所以他们从伍兹霍尔找来了另一批。当他们测试这批鱼的觅食能力时,新来的鱼群却一无所获。“起初,我以为是我们搞砸了,比如,也许我们在实验设置上做错了什么,”Bellono 说。
他们很快发现,他们研究的是两种不同的海鲂鱼。“这意味着还有[另一个]东西需要研究,那就是不仅是什么让海鲂鱼与其他鱼不同,而且是什么让某些海鲂鱼与其他海鲂鱼不同,”Bellono 说。
然后,第三个巧合发生了。哈佛大学小组得知,斯坦福实验室的一名博士后每年夏天都会去 MBL 拜访,研究海鲂鱼。“我们想‘好吧,如果世界上还有其他人关心这些奇怪的鱼,我们应该和他们合作’,”Bellono 说。这两个团队相互补充,因为斯坦福团队在遗传学和基因组学方面有专长,而哈佛团队在感觉功能、行为和分子生物学方面表现出色。
当他们比较两种不同海鲂鱼的基因组时,明显的差异显现出来。擅长觅食的物种的基因在其脚上产生了味觉感受器。而另一种则没有。
进一步的分析揭示了产生成功觅食者腿部触觉和味觉的遗传机制。这次经历提醒我们,基础研究为什么是值得的。“我希望这能激励人们对周围的世界保持好奇心,并努力了解它是如何运作的,”Bellono 说。
这也强调了科学为何可以变得有趣和令人兴奋。这次经历让 Kingsley 有了“孩子进了糖果店”的感觉。“对于一位生物学家来说,进了糖果店的孩子可能是一位在水族馆里的遗传学家,”Kingsley 说。














