在水下，沒有喊叫、也沒有警報(bào)器，魚也不會(huì)像我們一樣發(fā)朋友圈說“危險(xiǎn)來了”?？墒呛芷婀郑粭l魚剛剛受了傷，旁邊的魚往往能在幾秒鐘之內(nèi)全都“懂了”——有的魚一下子僵住像被點(diǎn)了穴，一動(dòng)不動(dòng)；有的魚反應(yīng)更快，立刻往水底下鉆，離開上層水體，生怕被什么東西盯上。這種幾乎是“同步”的反應(yīng)并不是巧合，而是因?yàn)轸~有一套非常高效的“寫在水里的報(bào)警系統(tǒng)”。

原理并不復(fù)雜：當(dāng)一條魚被掠食者咬破、被別的魚撞掉了一塊皮，或者在礁石上擦傷，皮膚表面的一些特殊物質(zhì)就會(huì)馬上 “釋放”出來。這些分子本來安安靜靜待在表皮里，一旦組織受損，就會(huì)迅速溶進(jìn)水里，順著水流擴(kuò)散開去。附近的魚只要吸入一點(diǎn)點(diǎn)帶著這些分子的水，通過鼻腔里的嗅覺器官一掃描，就能立刻識(shí)別到“這里剛出過事”。

接下來就是一系列寫在生存本能里的動(dòng)作：膽子小一點(diǎn)的那批會(huì)瞬間“裝死”——貼缸、定住、不亂動(dòng)，好像在說“我不是目標(biāo)”；行動(dòng)派的那批則一頭扎向水底，因?yàn)樵谒w上層最容易被掠食者看見，往下躲是最高效、最快速的自保方案。

其實(shí)，水生動(dòng)物學(xué)家很早就注意到這種現(xiàn)象了。上世紀(jì)的研究里就有專門針對這些特殊物質(zhì)的名字，德文叫 Schreckstoff，直譯就是“嚇人的東西”。后來大家也叫它“報(bào)警物質(zhì)”“驚嚇物質(zhì)”。但真正的難點(diǎn)一直沒解決：魚皮里面的成分實(shí)在太復(fù)雜了，糖、脂肪、氨基酸、膽汁酸、各種代謝產(chǎn)物都混在一塊兒，哪一類才是真正發(fā)出“危險(xiǎn)信號(hào)”的？幾十年里大家都能做出“有”這個(gè)現(xiàn)象，卻很難說清楚“就是它”。

我們做的這項(xiàng)工作，就是利用斑馬魚，把這件事第一次講清楚——不只是說“有報(bào)警物質(zhì)”，而是把它具體到兩個(gè)明確的化學(xué)分子。

圖片來源：veer圖庫

我們做的路線叫行為引導(dǎo)分離：先用“受傷魚的水”測試能不能嚇到魚，然后一層層把這個(gè)水分開，每分出一部分就再去嚇一次魚，始終追著“哪一份能嚇到魚”往下走。這樣一來，跟著行為走，就不會(huì)迷路。

最后我們鎖定的是斑馬魚皮中極性最高、最容易溶于水的那一部分，把它進(jìn)一步分離純化之后，發(fā)現(xiàn)里面其實(shí)主要就是兩種關(guān)鍵的硫酸化膽固醇。

一種是之前在一些魚類里見過的 5α-cyprinol sulfate，我們簡稱 5CS；另一種是我們在斑馬魚里新發(fā)現(xiàn)的、給它起名叫 5α-daniol sulfate 的分子，簡稱 5DS。這兩位，就是這套“水下報(bào)警系統(tǒng)”里真正的主角。

真正讓人覺得有意思的，是它們的“靈”。我們把5CS和5DS單獨(dú)拿出來、配成一串不同的濃度去測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：它們能在極低的濃度下就讓魚進(jìn)入防御狀態(tài)，低到什么程度？低到萬億分之一摩爾的量（10?12 mol/L），魚都能聞見。這說明斑馬魚的嗅覺系統(tǒng)是專門對這類分子“開過光”的，不是順便聞到的。換句話說，這倆分子不是受傷時(shí)碰巧漏出來的一點(diǎn)身體成分，而是進(jìn)化長期留下來的“危險(xiǎn)專用化學(xué)信號(hào)”。

更仔細(xì)的研究發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)分子的“嚇人風(fēng)格”還不太一樣……5DS更像是“高靈敏報(bào)警器”，濃度很低就能讓魚緊張、凍結(jié)；5CS則更容易誘導(dǎo)那種“我要趕緊離開這里”的逃避式游動(dòng)。我們又把它們按照斑馬魚皮里實(shí)際檢測到的大致比例（差不多是100:1）混在一起，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這個(gè)“人工配方”居然能幾乎一比一復(fù)制“真正受傷魚的提取物”對斑馬魚行為的影響。

這個(gè)結(jié)果非常關(guān)鍵，它告訴我們：天然的報(bào)警信號(hào)不是一個(gè)分子包打天下，而更像是一個(gè)小型的“化學(xué)配方”——不同成分負(fù)責(zé)不同的防御動(dòng)作，合在一起才最像真實(shí)場景。

這時(shí)候可能有人會(huì)問：會(huì)不會(huì)只是魚“裝一下害怕”，其實(shí)身體沒事？為了解決這個(gè)問題，我們在魚聞到這兩個(gè)分子之后，測量了它們體內(nèi)的皮質(zhì)醇水平。皮質(zhì)醇是魚類和很多脊椎動(dòng)物的經(jīng)典應(yīng)激激素，只有在它真的覺得“這事兒需要認(rèn)真對付”時(shí)才會(huì)升高。

圖片來源：央視新聞

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，斑馬魚在接觸到5CS和5DS之后，皮質(zhì)醇確實(shí)明顯升了上去。說明這不是表演式的撲騰幾下，而是從化學(xué)信號(hào)到行為再到生理的完整應(yīng)激鏈條都被啟動(dòng)了：聞到了 → 出現(xiàn)防御行為 → 內(nèi)分泌系統(tǒng)進(jìn)入應(yīng)激狀態(tài) → 身體準(zhǔn)備好應(yīng)對持續(xù)的危險(xiǎn)。

從生態(tài)的角度看，這是一套極其聰明的群體防御策略：一條魚的不幸，可以瞬間變成一群魚的預(yù)警；一個(gè)局部的小傷口，可以換來整個(gè)群體在幾分鐘甚至更長時(shí)間內(nèi)的高度戒備。對生活在有掠食者水域里的魚來說，這能明顯提高存活率，也就能解釋為什么這種“寫在水里的報(bào)警系統(tǒng)”會(huì)在很多魚類中長期保留下來。

從科研應(yīng)用看，這兩個(gè)分子也很有價(jià)值：以后我們在做斑馬魚的行為學(xué)、神經(jīng)環(huán)路、環(huán)境毒理，甚至想建一些“焦慮/恐懼模型”時(shí)，就不用再用一鍋成分不明的“皮膚浸液”了，可以直接用5CS和5DS，劑量可控、重復(fù)性好，還能做劑量－反應(yīng)曲線。對做模式動(dòng)物研究的人來說，這就等于多了一套標(biāo)準(zhǔn)化的“恐懼刺激”工具。

所以，簡單說一句話就是：魚為什么能在水里“聞見危險(xiǎn)”？因?yàn)樗鼈冋娴脑谟没瘜W(xué)信號(hào)說話，而斑馬魚發(fā)出的警報(bào)信號(hào)就是這兩種藏在皮膚里的小分子。

來源：中國科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所

作者：李亞茜、李可（中國科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所）

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