魚小聲音大的Danionella cerebrum

 

圖片來源：PNAS

今天要跟大家介紹的這種魚你一定沒聽過，因為牠在2021年才被發現：它的學名是Danionella cerebrum。牠屬於鯉科，生活在緬甸，擁有目前所知脊椎動物中最小的大腦。

原本研究團隊是想要研究神經，畢竟這種魚幾乎是透明的，所以要研究很方便。

但是，牠的雄魚會出聲音！而且還不小！140 分貝！以一條只有1.2公分長的魚來說，能發出這樣的聲音真的很驚人（如果我也可以發出那麼大的聲音，上課就可以不用麥克風啦）。

所以，研究團隊開始研究它的發聲機制。他們把3-4條魚（包括一條雄魚）放在魚缸裡，然後用聲控高速錄影機錄影。

結果發現，雄魚在發出聲音的時候，前魚鰾的前端會收縮，而且身體兩側的相同部位會輪流收縮。收縮發生的很快，大概只有125µs而已。雖然只收縮了150 µm的距離，但如果把收縮所需的時間計算進去，收縮的加速度來到驚人的20,000 ms⁻²。

進一步的觀察發現，前魚鰾只有很小一個區域發生收縮，而這個收縮的地方剛好對到魚的第五根肋骨。研究團隊觀察了雌魚與雄魚發現，雄魚的第五根肋骨比較粗，且骨化程度比較高。

換一個角度觀察以後，研究團隊發現有一塊軟骨稱為globular drumming cartilage，在發出聲音的時候剛好向著前魚鰾移動。

為了要更進一步觀察，研究團隊對魚兒進行了斷層掃瞄（喔...這台斷層掃瞄多少錢哪），發現了一條特殊的肌肉（他們稱為sonic muscle）。這條肌肉的前部與第三節脊椎相連，後部起於懸骨的外臂並插入到第五根肋骨的尖端。懸骨（os suspensorium）是一種骨質結構，從第四節脊椎骨向腹側延伸，並托住前魚鰾，這可能有助於發聲時的穩定。

但是，光是肌肉收縮沒辦法解釋為什麼能動得這麼快，所以研究團隊覺得，一定跟基因有關！於是他們去研究了這條魚的基因表現，發現在這條肌肉裡，與粒線體（mitochondria）相關的基因表現量特別高。另外，當研究團隊觀察這條肌肉的肌動蛋白排列時，他們發現肌肉的前部和後部的纖維是水平的，而肌肉內部的纖維則是背腹向，與前部和後部的纖維垂直。另外，這條肌肉纖維的直徑比軀幹肌肉的纖維小，這是快速肌肉的典型特徵。

所以，研究團隊認為，當魚兒發出聲音時，位於魚鰾附近的第五條肋骨被特殊的肌肉拉入一塊帶有小凹痕的軟骨中。接著，它非常快速地釋放，造成肋骨撞擊魚鰾，從而產生鼓聲。 所以，研究團隊解開了這條小魚能發出超大聲音的謎題，但是為什麼要發出這麼大的聲音呢？過去的一些例子都發現，動物發出超大聲若不是為了求偶，就是為了警告其他的同性伙伴「這裡是我家，別過來！」，但是這種魚到底是為什麼要發出這麼大的聲音，到目前還是一個謎。

參考文獻：

PNAS DOI: 10.1073/pnas.2314017121