鲨鱼的大脑能告诉我们关于它们迷人的智慧和行为的哪些信息？

这个故事最初发表在我们 2021 年 11 月/12 月的刊物上，标题为“来自大脑收集者的想法”。点击此处订阅以阅读更多此类故事。

在海滩上的典型一天，你可能会看到冲浪者冲进海浪，或者退休老人拿着金属探测器在沙滩上散步。然后是 Kara Yopak。她在寻找大脑——确切地说是鲨鱼的大脑。

迄今为止，她已经收集了来自世界各地 400 多个鲨鱼品种的大脑。但这不仅仅是一个爱好；Yopak，北卡罗来纳大学威尔明顿分校的生物学教授，领导着一个恰如其名 ZoMBIE 实验室，她正在研究这些复杂的器官以更好地了解鲨鱼的行为。

研究鲨鱼大脑

鲨鱼是 mindless killing machines 的想法已经流传了几十年。在流行文化中，看看经典恐怖片《大白鲨》就知道了，片中的反派是一条复仇心切、会咬人的大白鲨。但这些被误解的野兽比电影所暗示的要复杂得多。首先，它们是当今最古老的脊椎动物之一，也是最受威胁的动物之一。

它们是适应新环境的大师，对现代鲨鱼的研究可以教会我们更多关于不同感官进化的知识。我们仍然有很多关于如何保护人类免受鲨鱼侵害——以及反之亦然——需要学习，这就是为什么像 Yopak 这样的研究人员更好地了解物种之间差异至关重要。

从它们的大脑开始。

你的工作是什么，你的实验室是如何命名的？

KY：我们研究鲨鱼物种之间大脑的差异，以及这能告诉我们关于鲨鱼行为的什么。你可以通过大脑几乎预测它们的行为和感官特化，我认为这非常酷。

但在我告诉你 ZoMBIE 是什么缩写之前，我首先要教你一个词：zootomy。这是一个花哨的术语，意思是比较解剖学，或者研究不同动物的解剖学和生物学之间的相似之处和不同之处，以弄清楚它们的进化关系。

我们实验室名称的缩写代表“Zootomical Morphology of the Brain and Its Evolution”（大脑的动物形态学及其进化），但我会坦白承认，我先有了缩写，之后才想出了它代表什么。这是因为，在会议上，我经常会和一些正在研究某种鲨鱼物种的非常有意思的研究者交流，然后我说：“这很有意思……你认为我可以得到它的脑子吗？”我们就是一群僵尸；我们所做的就是寻找大脑！

研究鲨鱼大脑是什么样的？在实验室研究它们时，你会看到、听到和闻到什么？

KY：一切都始于收集。如果渔民说：“我们抓到了一条鲨鱼”，我们就会去领取样本。如果我们正在处理一条非常大的鲨鱼，实验室里听到的第一个声音是骨锯声。

一旦你开始处理大脑本身，那是一个更精细的过程。你会看到我的学生们在显微镜前弯着腰，进行极其微小、精确的解剖——我们的工具包里有从砍刀到你能想象到的最细小的镊子和剪刀。我们收到过像大白鲨一样大的大脑，也有像孔雀鱼一样小的。

我最喜欢的实验室声音是学生第一次解剖大脑时喊出的“哇，太酷了！”。切开大脑既恶心又奇怪，但看到这个驱动行为的东西真是太不可思议了。你可以看着它，把它拿在手里，进一步研究它。而且大脑完全是软的。你会惊讶于它们同时如此娇嫩和坚韧。

最初是什么吸引你进入这个领域的？

KY：大多数鲨鱼生物学家都有相同的经历：我 5 岁时就痴迷于鲨鱼。我妈妈找到了我 5 岁时写的一本旧书，里面写着：“我想成为一名鱼类学家，像 Eugenie Clark 一样研究鲨鱼！”我一直对它们很着迷。你不知道它从何而来，但你知道那是你的道路。

这逐渐发展成为对感官生物学和行为学的兴趣，但我直到博士期间才开始研究大脑。我的导师说：“第一个月，就只管阅读。”我读的每一篇论文，都让我意识到，直到我理解了大脑，我才无法理解感官生物学或行为学——感官信号就去那里，行为也源于那里。

所以我问了我的导师，他让我研究了一下，并说了一句开启我职业生涯的话：“你去收集一些大脑吧。”我把这句话牢记在心，从那以后，我收集了 130 多个鲨鱼品种的大脑。

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关于鲨鱼大脑和鲨鱼智力，有哪些常见的误解？

KY：人们普遍误解鲨鱼是这些预设程序的进食机器。即使在《大白鲨》中，科学家角色 Hooper 也说，它们“只会游泳、吃东西和生小鲨鱼。”所以你就会产生一种看法，认为它们是原始的、简单的动物。

我们认为鸟类和哺乳动物是非常高级的生物，能够做这些非常高级的事情，但事实证明鲨鱼也能做其中一些事情。关于大脑大小如何随体型变化的动物之间存在着一些规则，事实证明，许多鲨鱼的大脑大小相对于它们的体型来说，与鸟类和哺乳动物相当。

你已经谈到“鲨鱼有多聪明？”这个问题了，但我知道你讨厌被问到这个问题。你为什么会有这种感觉？

KY：这是每个人都问我的第一个问题，我讨厌它，因为“聪明”是一个难以量化的东西。通常，我们对事物的看法是以人类为中心的。你如何找到一种适用于所有物种的智力定义？它们无法进行微积分，但它们在自己的生态位中取得了惊人的成功，而且它们拥有所有这些复杂行为。所以这不是一个坏问题；只是有更多有趣的问题。

当你看到鲨鱼的大脑时，你看到了什么？它和人类大脑相似吗？

KY：大多数人认为，当他们看到鲨鱼的大脑时，会看到一个迷你版的人类大脑，也就是拳头形状的。但鲨鱼的大脑又长又细，形状几乎像火花塞。

在我们的大脑中，你可以看到新皮层和大脑半球，但只有哺乳动物才有。但是，你可以看到所有对所有动物都共有的主要大脑结构；它们拥有脊椎动物大脑的蓝图，并且是第一个拥有所有这些结构的。你可以看到一些发展规则在整个脊椎动物进化过程中一直延续到我们。

但是并非所有鲨鱼物种的大脑结构都相同，对吗？不同物种之间有什么区别？

KY：它们都拥有相同的区域，并且在某种程度上是模块化的——它们都有相同的组成部分。但它们的大脑组织、这些组成部分的相对大小和复杂程度存在巨大差异。所以，当你看到一条格陵兰鲨的大脑时，它的大脑非常小，但嗅球（负责处理气味）相对来说却非常巨大。

你可以据此预测，这条鲨鱼可能主要依靠嗅觉捕猎。在深海鲨鱼中，你会注意到处理电感官输入的大脑部分非常大，这很合理。那里非常黑暗，它们可能看不见，而依赖其他感官。

如果我给你一条鲨鱼的大脑，而不告诉你它来自哪个物种，你能告诉我关于它的生活吗？

KY：我可以做出一个相当不错的预测，是的！我们已经研究了 180 多个物种，所以如果你给我一条随机的鲨鱼大脑，我可以自信地预测它生活在哪里、吃什么、游多快、如何捕猎、它的栖息地有多复杂等等。

我听说你用这个作为你学生的毕业论文考试题。

KY：哦，是的，在我最近参加的一个答辩会上，我把一条鲨鱼的大脑放在我的手提包里。那是一个 3D 打印的复制品，但我并不介意随身携带一个真正的大脑。我把它递给学生，让他看着大脑预测它生活在哪里以及如何生活——他预测得非常接近。

鲨鱼科学中一个比较悲伤的部分是，有时鲨鱼会伤害人类。我们经常听到这是因为“误认”——比如鲨鱼误把冲浪者当作海豹，这是它们通常的猎物。研究鲨鱼大脑能告诉我们为什么鲨鱼有时会咬人吗？

KY：到目前为止，我们从数据中看到的是，鲨鱼大脑存在显著的差异，这表明这些动物感知环境的方式也存在显著的差异。鲨鱼根据它们的感官输入做事情，我们必须认识到每个物种对感官信号的反应都不同，然后才能着手解决这个问题。

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你还参与了一些研究，研究鲨鱼对针对视觉和嗅觉等感官的鲨鱼驱逐剂的反应。它们真的有效吗？背后的理论是什么？

KY：这里的理论是，不同感觉系统的相对重要性各不相同，所以如果你想驱赶鲨鱼，你需要了解该物种的生物学。在你开始考虑如何让该物种远离人类之前，你需要了解它们的大脑是如何工作的。

例如，在已识别的鲨鱼物种中，大多数是色盲，所以任何视觉驱逐剂在设计上都必须具有高对比度，而且我们需要了解一个物种的视力才能知道它们是否能看到它。这些事情涉及太多变量了。人们想要一个《指环王》式的驱逐剂——一个能统治所有鲨鱼的驱逐剂——但考虑到物种之间以及它们感知世界的方式的巨大差异，这可能是不可能的。

人们对像《鲨鱼周》这样的知名教育电视节目中呈现的科学质量表示担忧。你参加过《鲨鱼周》，你说过你希望看到更多好的科学内容。为什么这如此重要？

KY：我不制作电视节目，而且可能存在一些我无法理解的复杂性，所以我理解一些耸人听闻的动机。但当节目以耸人听闻或不准确为主导时，我会感到不安。传播错误信息是有危险的。公众很容易吸收错误信息，所以重要的是要纳入该领域的实际专家，他们真正了解自己在说什么。这样，你就能拥有人们想看的东西，同时也能教给他们真正的科学。

鲨鱼大脑能告诉我们关于我们在世界上的位置？我们倾向于认为自己是周围最聪明的东西。

KY：好了，我们又回到了“聪明”这个词了。（笑）我的工作中最令人惊奇的是连续性、贯穿始终的线索，以及控制大脑随动物成长而变化的规则。所有生命形式在结构和功能上都有如此多的相似之处，我认为这非常迷人！

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