生命科學

鯊魚的第六感

除了視覺、嗅覺、聽覺、味覺、觸覺這五種感官, 鯊魚還有敏銳的「第六感」:電覺,可以偵測微弱電場,捕捉獵物。

撰文/菲爾茲(R. Douglas Fields)
翻譯/黃榮棋

生命科學

鯊魚的第六感

除了視覺、嗅覺、聽覺、味覺、觸覺這五種感官, 鯊魚還有敏銳的「第六感」:電覺,可以偵測微弱電場,捕捉獵物。

撰文/菲爾茲(R. Douglas Fields)
翻譯/黃榮棋

恐怖的背鰭劃破水面,直逼我們而來─一頭三公尺長的碩大青鯊,正如魚雷般朝血腥氣味方向游去。我與太太米蘭妮注視著在我們七公尺長的Boston Whaler快艇邊圍繞的幾隻大鯊,突然,一隻鯊魚的銀藍色口鼻衝上甲板的方形切口,米蘭妮大叫「小心!」,我們本能縮了回來,不過,只是有驚無險,鯊魚咧著滿口乳白色閃爍的尖突鋸齒,揚長而去。

我們用杓子將血灑在海上吸引鯊魚前來,但我們對牠那出名的嗜血性格不感興趣,而是想研究鯊魚神秘的「第六感」。研究室實驗已經證實,鯊魚能偵測極微弱的電場─像是動物細胞接觸到海水時會產生的那種。但鯊魚如何應用這項獨特的感官,還有待證實。我們就是想利用這艘船來找出原因。

科學家一直到1970年代,才開始懷疑鯊魚可以偵測到微弱電場。我們現在知道,這種電覺(electroreception)可以幫助鯊魚發現食物,既便是在五種常見感官(視、嗅、味、觸與聽覺)都幾乎無用武之地的環境也一樣。電覺可以用在污濁水域或暗無天日的地方,甚至是針對藏身沙底的獵物。

我與同事目前正在研究電覺的分子基礎,其他人探討的問題有:電覺器官如何發育形成?我們的脊椎動物祖先在離開海洋之前,是否也能夠偵測電場?不過,這些研究都還在起步階段。在這裡,我要描述研究人員如何發現鯊魚的電覺,以及如何證明電覺對成功捕獵的重要,這是一個迷人而鮮為人知的跨世紀故事。

神秘的鯊魚鬍渣

故事要從1678年義大利的解剖學家勞倫茲尼(Stefano Lorenzini)說起。對於鯊魚與魟魚頭部前端斑點般的體孔,勞倫茲尼形容這些體孔讓鯊魚看起來像早上刮過鬍子、下午五點又長出鬍渣。勞倫茲尼指出,體孔集中在鯊魚嘴巴四周,若將鄰近的表皮翻開,每個體孔都是一條透明管子的開口,管子裡面充滿晶狀膠質。有些管子小而脆弱,有些長十多公分、粗細就像義大利麵條。勞倫茲尼發現,這些管子會在頭部深處聚集成幾團大的清澈膠塊。他曾經想過,魚體上的黏液或許是這些體孔分泌的,但後來又放棄這種想法,之後他猜測,這些體孔或許還有其他「不為人知的功用」。但真正的功能,在勞倫茲尼之後的數百年一直不得解。

體孔的功能要到19世紀中葉才明朗,此時研究人員剛釐清「側線」的功能,側線與勞倫茲尼發現的孔管系統有些類似。許多種魚與兩棲動物體的兩側,從鰓至尾都有側線來偵測水的流動。魚身上的側線是由整列特化的穿孔鱗片組成,每個孔洞的開口向內延伸,可連到表皮下的一條縱走管子,這條管子有許多膨大部位,裡頭有稱為毛細胞的特化感覺細胞,會伸出細長的刷狀突起(纖毛)進到管子裡。例如在幾尺外游動的魚造成水的些微流動,會像風吹過田地時引起的稻波,使細微的毛細胞叢彎曲,因而刺激神經,之後的神經衝動會將水流動的強度與方向通知魚腦。人耳的耳蝸管就保有側線的演化痕跡。

到了19世紀末,新改良的顯微鏡顯示,鯊魚口鼻處的體孔及下方的不尋常構造(現在稱為勞倫氏壺腹),必然是某種感覺器官。這種器官內的每條管子最後有個球狀囊袋(即壺腹),壺腹伸出一條細神經與前方側線的神經分支連結。科學家追蹤這些神經纖維,發現它連到頭顱基部並經由延腦背側進入腦子。延腦是神經將感覺訊息傳送到腦子的共同部位。研究人員在每一個壺腹裡,找到一種類似人的內耳與魚的側線系統的微小毛細胞,只是一直不知道這種毛細胞偵測什麼樣的刺激………………

【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2007年第67期9月號】



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