這些魚非要去跟鯊魚蹭蹭 真相大跌眼鏡
瘙癢(Itch),魚非眼鏡從感官角度來說,去跟是鯊魚一種獨(dú)特的感知體驗(yàn)。它不像疼痛那樣劇烈,蹭蹭卻足以引起一種“非撓不可”的真相沖動(dòng)。
我們都經(jīng)歷過瘙癢難耐的大跌時(shí)候,而且可能越癢越撓,魚非眼鏡越撓越癢。去跟不止是鯊魚人類,許多動(dòng)物,蹭蹭也會(huì)癢,真相而這時(shí)候動(dòng)物會(huì)通過蹭樹等方式來解決瘙癢問題。大跌
人癢了可以撓,魚非眼鏡而對(duì)于魚,去跟這些在水中悠游的鯊魚生物,沒有爪子,不會(huì)像我們一樣撓癢癢。如果魚不能撓,那它會(huì)感到癢嗎?更重要的是,我們又該如何判斷它是否“癢”呢?
什么是癢?
科學(xué)家不能直接問魚:“你覺得癢嗎?”,只能設(shè)計(jì)一系列實(shí)驗(yàn),試圖通過魚的行為和神經(jīng)活動(dòng)來破解這個(gè)謎團(tuán)。
瘙癢感通常由外界刺激物或內(nèi)部信號(hào)(如炎癥因子)引發(fā)。某些化學(xué)物質(zhì)能夠直接作用于 TRPA1,激活它的“開關(guān)功能”。TRPA1(Transient Receptor Potential Ankyrin 1)是一種離子通道蛋白,分布在感知神經(jīng)元的末梢,負(fù)責(zé)感知化學(xué)和物理刺激。它不僅參與疼痛和瘙癢的感知,還能對(duì)溫度變化和某些刺激性化學(xué)物質(zhì)作出反應(yīng)。
當(dāng) TRPA1 被激活時(shí),會(huì)讓神經(jīng)元內(nèi)的鈣離子流動(dòng)增加,產(chǎn)生電信號(hào)。這些信號(hào)迅速傳遞到負(fù)責(zé)瘙癢感的感覺神經(jīng)元中,比如背根神經(jīng)節(jié)(DRG)中的 C 纖維。C 纖維是瘙癢信號(hào)的“專屬快遞員”,將信號(hào)從皮膚表面一路傳遞到脊髓,再送到大腦的丘腦和大腦皮層,最終讓我們感知到“癢”。
怎樣知道魚在癢?
2017 年 9 月,在美國(guó)華盛頓大學(xué),阿賈伊·德干 (Ajay Dhaka)領(lǐng)導(dǎo)的一支科學(xué)團(tuán)隊(duì)研究了癢的機(jī)制,選擇了兩個(gè)研究模型:小型、透明的斑馬魚和經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物小鼠。
斑馬魚 圖源:A-Z Animals
為了檢測(cè)魚類的瘙癢反應(yīng),科學(xué)家們從哺乳動(dòng)物中常用的瘙癢誘導(dǎo)物質(zhì)中篩選出了幾種候選化學(xué)物質(zhì),包括咪喹莫特(Imiquimod,IMQ)。
咪喹莫特是一種 TLR7 的人工激動(dòng)劑。它被設(shè)計(jì)用于治療病毒感染(如尖銳濕疣)和皮膚癌,通過模擬病毒 RNA 的作用激活 TLR7。
TLR7 是免疫系統(tǒng)中的一種受體蛋白,主要分布在免疫細(xì)胞(如樹突細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和B細(xì)胞)的內(nèi)體膜上。它的主要功能是識(shí)別病原體,特別是病毒的單鏈 RNA(ssRNA),從而觸發(fā)宿主的抗病毒免疫反應(yīng)。
TLR7 的過度激活可能引發(fā)局部炎癥,從而導(dǎo)致瘙癢、刺痛等不適感。這就是選擇咪喹莫特作為引發(fā)斑馬魚瘙癢物質(zhì)的原因。
問題來了,前面說了 TRPA1 是瘙癢和疼痛感知的離子通道,那為什么還要選擇作用于 TLR7 的咪喹莫特?
TLR7 主要參與免疫系統(tǒng),而 TRPA1 則與感官系統(tǒng)密切相關(guān)。盡管它們的功能看似毫無關(guān)聯(lián),但部分研究表明,TLR7 的激活可能間接影響 TRPA1 通道的功能。例如,炎癥因子可能通過復(fù)雜的細(xì)胞信號(hào)網(wǎng)絡(luò)間接作用于 TRPA1,從而進(jìn)一步放大瘙癢或疼痛感。
研究團(tuán)隊(duì)首先將這些化學(xué)物質(zhì)溶解在特定的介質(zhì)中,應(yīng)用于三天大的斑馬魚幼體。
實(shí)驗(yàn)顯示,在測(cè)試的化學(xué)物質(zhì)中,咪喹莫特能夠顯著激活斑馬魚三叉神經(jīng)節(jié)(主要負(fù)責(zé)面部感官信號(hào))中的神經(jīng)元,還讓小魚表現(xiàn)出一種特殊的行為——頻繁地用嘴部摩擦魚缸壁,仿佛試圖“撓癢”。
IMQ 引起成年斑馬魚表現(xiàn)出瘙癢行為 圖源:文獻(xiàn) 1
所謂的瘙癢行為,即斑馬魚游動(dòng)速度加快和軌跡更加頻繁。這種活動(dòng)模式被認(rèn)為是魚類感受到不適(如瘙癢)時(shí)的典型反應(yīng)。
到底是什么打開了癢的開關(guān)?
為了找到答案,研究者用基因編輯技術(shù)關(guān)閉了斑馬魚體內(nèi)的 TRPA1 通道。當(dāng)這些“小轉(zhuǎn)基因魚”接觸咪喹莫特時(shí),它們完全停止了摩擦行為,仿佛這劑化學(xué)物質(zhì)再也無法引起它們的不適。這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈暗示,TRPA1 通道可能是咪喹莫特引發(fā)瘙癢感的關(guān)鍵。
紅線代表追蹤斑馬魚游泳行為軌跡。左圖是斑馬魚正常的游泳行為。中間是注射 10 ?M AITC (allyl isothiocyanate, 異硫氰酸烯丙酯為芥末內(nèi)刺激性物質(zhì)) 在斑馬魚上唇之后,魚產(chǎn)生痛覺反應(yīng)的行為,活動(dòng)力明顯地降低,右圖是注射 100 μM IMQ 在斑馬魚上唇之后,魚會(huì)不斷地摩擦水缸壁,類似抓癢的行為表現(xiàn)。 圖源:文獻(xiàn) 1
為了進(jìn)一步確認(rèn),他們還測(cè)試了其他可能的通路,例如與免疫反應(yīng)相關(guān)的 TLR7 受體。然而,TLR7 的“嫌疑”很快被排除,因?yàn)樗任丛诎唏R魚相關(guān)神經(jīng)元中表達(dá),也未對(duì)行為產(chǎn)生任何影響。
研究者們發(fā)現(xiàn),即便是 TRPA1 通道,面對(duì)不同濃度的化學(xué)物質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生截然不同的“反應(yīng)”。低濃度的咪喹莫特能夠溫和地激活一小部分神經(jīng)元,觸發(fā)類似瘙癢的行為;而高濃度的化學(xué)物質(zhì)如芥末油(另一種 TRPA1 激動(dòng)劑),則讓更多神經(jīng)元“火力全開”,引發(fā)更強(qiáng)烈的痛覺反應(yīng)。研究者形象地將這比作“嗡嗡響的警報(bào)器”和“震耳欲聾的火災(zāi)警鈴”。
從生理上看,癢和痛實(shí)際上共享一部分神經(jīng)通路,比如它們都可以通過TRPA1 通道感知刺激。但通過不同的神經(jīng)元分支和激活閾值,它們實(shí)現(xiàn)了“分工協(xié)作”:
癢感受器(敏感神經(jīng)元):對(duì)低強(qiáng)度刺激作出反應(yīng),專注于小范圍的威脅;它由一種特殊的 C 類纖維神經(jīng)傳遞瘙癢信號(hào),這些纖維較細(xì)且傳導(dǎo)速度較慢(約 1 米/秒)。這種慢速傳導(dǎo)的特點(diǎn)讓瘙癢感顯得不急迫,給我們時(shí)間撓一撓、輕輕處理問題。
痛感受器(強(qiáng)刺激神經(jīng)元):對(duì)高強(qiáng)度刺激作出反應(yīng),處理更緊急的情況。它通常由 Aδ 纖維和 C 類纖維共同負(fù)責(zé)。Aδ 纖維傳導(dǎo)速度較快(約 5-30 米/秒),使疼痛信號(hào)能迅速到達(dá)中樞神經(jīng)系統(tǒng),觸發(fā)即時(shí)反應(yīng),如快速撤回受傷部位。
這種“雙軌制”機(jī)制幫助生物區(qū)分了刺激的輕重緩急,從而選擇更合適的行為。
為了驗(yàn)證這種機(jī)制是否適用于哺乳動(dòng)物,研究團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)向小鼠實(shí)驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn),咪喹莫特同樣能夠通過 TRPA1 通道激活小鼠的瘙癢行為。當(dāng)這些通道被基因編輯關(guān)閉后,小鼠的“撓抓”行為顯著減少,而對(duì)疼痛的反應(yīng)則未受到影響。
更有趣的是,研究發(fā)現(xiàn)小鼠的 TRPA1 通道對(duì)咪喹莫特的反應(yīng)比斑馬魚弱得多。這或許可以解釋為什么咪喹莫特在小鼠中主要引發(fā)瘙癢,而在人類中卻常常同時(shí)引發(fā)瘙癢和刺痛。
通過對(duì)斑馬魚和小鼠的實(shí)驗(yàn),研究者不僅揭示了瘙癢感的一個(gè)重要機(jī)制,還提出了一個(gè)迷人的假說:瘙癢可能是痛覺通路的“進(jìn)化副產(chǎn)物”,幫助動(dòng)物應(yīng)對(duì)低強(qiáng)度的有害刺激。這種簡(jiǎn)單但高效的機(jī)制,可能在脊椎動(dòng)物中已經(jīng)被保留下來。
魚癢了,怎么撓?
面對(duì)癢這個(gè)問題,沒有手的魚除了蹭魚缸還有什么辦法解決?
答案之一是鯊魚!
2022 年,來自澳大利亞西澳大學(xué)的克里斯托弗·湯普森(Christopher D.H. Thompson)博士和他的研究團(tuán)隊(duì),歷時(shí)七年,在全球三大洋中的 36 個(gè)地點(diǎn),展開了一場(chǎng)關(guān)于“魚撓癢行為”的探索。
對(duì)于海洋的魚類來說,難以避免被寄生蟲困擾,這也是造成癢的主要因素。當(dāng)寄生蟲在魚體表寄生時(shí),會(huì)用附著器官(如吸盤、鉤刺)牢牢抓住魚的皮膚或鰓蓋。這種物理附著會(huì)直接損傷組織,引起組織紅腫,會(huì)刺激魚體表的機(jī)械感受器和化學(xué)感受器,向魚的大腦發(fā)送癢的刺激信號(hào)。
研究團(tuán)隊(duì)利用誘餌遙控水下視頻系統(tǒng)(BRUVS)記錄了 6166 段海底視頻,詳細(xì)觀察了 261 種海洋動(dòng)物的行為。經(jīng)過精細(xì)分析,他們發(fā)現(xiàn),黃鰭金槍魚、南方藍(lán)鰭金槍魚以及虹鱒魚,竟然會(huì)主動(dòng)磨蹭鯊魚——一種潛在的捕食者,來清除身體表面的寄生蟲。
一條黃鰭金槍魚在蹭大青鯊 圖源:文獻(xiàn)
磨蹭行為在視頻中表現(xiàn)得十分明顯:魚類首先接近鯊魚,等待尾鰭擺動(dòng)到合適的位置,然后迅速擦過去,像是用“鯊魚版砂紙”進(jìn)行清潔。
大白鯊的皮 圖源:white shark ocean
鯊魚皮膚的獨(dú)特結(jié)構(gòu)(皮齒)使其表面粗糙,非常適合磨蹭。而魚類尤其偏好刮擦頭部、眼睛和鰓蓋這些寄生蟲最容易附著的部位。
大洋性魚類,尤其是金槍魚和虹鱒魚,表現(xiàn)出顯著的刮擦行為。大青鯊是首選的刮擦對(duì)象,其粗糙皮膚可能提供了優(yōu)越的刮擦效果,同時(shí)對(duì)刮擦行為無明顯反應(yīng),減少了潛在威脅。 圖源:文獻(xiàn)
湯普森博士的研究發(fā)現(xiàn),鯊魚是這些魚類首選的磨蹭對(duì)象。這種行為并不是偶然,而是有明確的傾向性:83%的刮擦行為發(fā)生在鯊魚身上,其余僅有 17%發(fā)生在同類之間。而鯊魚對(duì)這些刮擦行為幾乎無動(dòng)于衷,沒有表現(xiàn)出逃避或攻擊,這也讓魚類能夠安全完成“清潔任務(wù)”。
誰(shuí)能想到,魚類也會(huì)有“癢”的煩惱?更令人驚訝的是,它們竟然能夠巧妙地利用鯊魚這種強(qiáng)大的掠食者來解決這個(gè)問題。這種行為不僅是魚類適應(yīng)環(huán)境的生存妙招,更是自然界復(fù)雜互動(dòng)的縮影。
相關(guān)文章:
- 心里苦??拜仁德國(guó)杯止步16強(qiáng),凱恩退出本賽季第一項(xiàng)冠軍爭(zhēng)奪
- [流言板]湖人今日首發(fā):詹姆斯、八村壘、戴維斯、里夫斯、拉塞爾
- 多夫比克:我會(huì)竭盡全力幫助羅馬進(jìn)歐冠 舍甫琴科給過我一些建議
- 網(wǎng)傳Switch2底座將加厚 引入冷卻系統(tǒng)與新型面板
- NVIDIA發(fā)布低價(jià)掌上生成式AI超算
- 歐冠看什么?看皇馬大逆轉(zhuǎn),看巴薩終結(jié)屈辱,看曼城虐菜凡爾賽
- 超越滕哈赫!安切洛蒂:場(chǎng)面均勢(shì) 上次輸巴薩0
- 曝華為Mate70系列定檔本月中旬 四艦齊發(fā)外觀有變化
- 英雄遲暮!38歲諾伊爾職業(yè)生涯867場(chǎng)比賽,首次被紅牌罰下
- 《對(duì)馬島之魂》續(xù)作《羊蹄山之魂》PSN頁(yè)面公布 明年發(fā)售
相關(guān)推薦:
- NVIDIA App被指致游戲幀率下降15%!關(guān)閉這個(gè)功能馬上恢復(fù)
- 會(huì)不會(huì)可能pel的隊(duì)伍越來越拉
- 男子多次潛入鄰居家 只為聞“臭鞋” 被抓后直呼根本忍不住
- 要成支持蘋果用戶最好汽車!雷軍:小米SU7車主里iPhone用戶占比56%
- 突發(fā)!美軍對(duì)也門薩那胡塞武裝關(guān)鍵設(shè)施進(jìn)行空襲
- [流言板]把握不住機(jī)會(huì)!小哈達(dá)威三分被放空未能命中,目前三分6中1
- 網(wǎng)傳Switch2底座將加厚 引入冷卻系統(tǒng)與新型面板
- 【投票氵】如果希兒試圖強(qiáng)堿你,你會(huì)……
- [流言板]打回懸念!張寧連續(xù)干拔命中三分末節(jié)已砍15分,山西追至2分
- 2024北京晚報(bào)百隊(duì)杯籃球賽落幕 助力校園籃球文化發(fā)展
- 德容本場(chǎng)替補(bǔ)數(shù)據(jù):1射進(jìn)1球,1助攻+1造良機(jī),獲評(píng)8.6分
- 《指環(huán)王:洛汗之戰(zhàn)》票房表現(xiàn)存疑 系列IP前景不明
- 中國(guó)科學(xué)家用AI破解50年難題
- 浙江明確新一年目標(biāo)打法 列出九大重點(diǎn)任務(wù)
- 《生化危機(jī)9》或?qū)⒀悠诎l(fā)布 需要更多時(shí)間完善
- ??米蘭4球領(lǐng)先!奇克送助攻,萊奧爆射破門
- 回旋鏢啊 4爽了 t1會(huì)后悔嗎
- 青海西寧拉開冬春季冰雪運(yùn)動(dòng)賽事開端 大眾冰雪運(yùn)動(dòng)“升溫”
- [流言板]河村勇輝本屆奧運(yùn)會(huì)兩分球命中率25%,三分命中率40.6%
- 2進(jìn)球4關(guān)鍵傳球,拉菲尼亞當(dāng)選巴薩5