揭秘鱼的第六感

我们应该都对广泛存在的五种感觉再熟悉不过，它们分别是视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉。而上海纽约大学物理与数学教授、华东师范大学-纽约大学数学联合研究中心（上海纽约大学）成员张骏教授参与的一项研究则着眼于揭开鱼是如何通过一种“第六感”来完成在水下的导航任务。

许多年前，科学家就发现鱼之所以能在水下摸清方向，主要是具备一种非接触性的压力感应接收能力。这所谓的压力感应接收器分布于游鱼的周身。不过，过去一个多世纪以来，两个基本问题一直困扰着科学家：第一，为什么这些接收器在大约3万种不同的生物物种身上都以相似的排列结构（即它们的“侧线”系统，这里分布着游鱼的压力传感神经元）分布着？第二，这些生物在水中游弋时，到底收到了什么样的流体力学“信息”？

“我们最近发表在《物理评论快报》上的研究已经对这两个问题都予以阐述。我们发现，当一条鱼偏离迎面而来的水流时，水流的流动将引起它周身的水压差，而这个水压差的分布形状居然和游鱼的测压神经元的分布密切相关。换言之，作为鱼长期在液体环境中进化的结果，这些神经元能够以最理想的位置分布来接收来流信号。我们的研究明确地显示出，侧线分布体系对鱼来说，就好比是它们的‘流体力学天线’，从而帮助游鱼在其自然栖息地也就是水中获得正确的导航。”张骏教授说。

张教授的这一理论是基于虹鳟鱼模型做的实验。他们在实验中复制了鱼的形状，并在它的侧线位置测量水流微妙的压力变化，并且运用了荧光水流标记物以精确探测周围水流的速度场。通过模拟水下环境，比如营造出来流的角度变化而引起游鱼两侧的水压变化，以及模拟“猎物”的逼近，科研人员记录下游鱼两侧水压变化的空间分布、并将它与压力感应神经元的分布进行比较，从而发现了两者之间令人兴奋的关联。好比敏感的接收天线，神经元的分布极有可能是为了帮助游鱼对准来流而“设置”或者“优化”的。

这项研究的其他作者，包括纽约大学柯朗数学研究所助理教授雷夫•利斯特福（Leif Ristroph）、佛罗里达大学惠特尼海洋生物科学实验室助理教授詹姆斯•廖（James Liao），他们都对这项工作做出了不少的贡献。

“生物学家们一直在探寻鱼类侧线分布的答案，进而了解这些侧线在起什么作用。”廖教授说，“此番运用工程和物理技术解答生物问题具有十足的创意，不然你可能没法解答这些问题。” 有审稿人这样指出：“这是一个令人振奋的发现，他们给出的数据极具说服力。”