
(图片来源:Tida/stock.adobe.com)
在海水里,有些东西人类几乎无法察觉。没有光、没有声音,也没有明显的水流变化,但对鲨鱼而言,周遭环境并非只有“看得见”的世界。它们的身体上藏着一套特殊的感觉器官,能够捕捉水中无形的电场。
这个器官是“洛伦兹尼壶腹”。乍看之下,洛伦兹尼壶腹不像一般人想像中的感官器官,不是一颗醒目的眼睛,也不是可以直接看见的耳朵,而是一套分布在皮肤下、连接体表毛孔的微小管道,管道里充满胶状物质,另一端连接着感觉细胞。
在鲨鱼的吻部与嘴巴周围,可以找到密集分布的毛孔。对人类而言,那些小孔很容易被忽略;对鲨鱼来说,却是探索周遭环境的重要窗口。
皮肤上的小孔通往特殊传感器
每一个洛伦兹尼壶腹,都包含一组感觉细胞与神经纤维。从外界看起来只是皮肤上的一个小孔,但小孔后方连接着充满凝胶的壶腹管,最终通往内部的感觉球。这些管道与感觉细胞共同构成一个非常精细的电感受系统。其中的凝胶含有大量水分,主要成分之一是硫酸角质素,这种凝胶有97%是水,电导率为1.8 mS/cm。
洛伦兹尼壶腹并不是单纯“接收到电流”而已,感受到的是皮肤毛孔处的电压,与电感受器细胞基部电压之间的差异。当外界电场作用于毛孔时,会改变感受器细胞的活动,接着产生神经讯号,再由传入神经纤维送往大脑。一个原本无法被肉眼看见的电场,就这样转化成鲨鱼能够感知的讯息。
海水中的“隐形讯号”
所有动物在肌肉收缩时,都会产生微弱电场。对人类而言,这种电讯号通常不在日常感官可以直接察觉的范围内,但具备电感受能力的鱼类,却能利用这些微弱刺激,这也让洛伦兹尼壶腹成为一种非常特殊的“探测器”。
鲨鱼对电场的敏感程度非常高,敏感阈值甚至可低至每公分5奈伏特。这意味着,在适当条件下,极其微弱的电讯号也可能被这套感觉系统察觉。因此,当其他生物在水中活动时产生的微弱电场存在于周围环境,鲨鱼就多了一种人类没有的感知方式。这不是视觉,也不是听觉,而是直接从电讯号读取环境。
不只感觉电 还可能接收地磁讯息
洛伦兹尼壶腹的神奇之处不只是在感应电场,这套器官也可能与磁感应有关。由于磁场与电场之间存在关联,洛伦兹尼壶腹被认为可以透过电磁感应接收与地磁相关的讯息。2004年的一项研究中,研究人员曾让鲨鱼接受与磁场及食物奖励相关的条件训练。
实验里,鲨鱼在水箱底部的特定位置取得食物时,磁场会同时启动。经过训练后,当磁场再次出现,但没有食物提供时,鲨鱼仍较常经过原先的食物位置。这项结果显示,实验中的鲨鱼能够感知人工产生的磁场。
至于在自然环境里,这种能力可能扮演什么角色,有资料指出或许有助于鲨鱼辨识地理位置及进行迁徙。对长距离移动的海洋动物而言,海水里除了光线与气味之外,地磁本身也可能成为一种可以利用的环境讯息。
可能与温度感觉有关?
洛伦兹尼壶腹还有一项令人好奇的研究方向,也就是“温度”。过去曾有人提出,壶腹管内的胶状物质可能具有特殊的热电性质,能将温度变化转换成电讯号,让鲨鱼感受到温度梯度。但后续有研究对这种说法提出了否定,相关问题至今仍未完全解决。
到了2023年,有研究预测鲨鱼的洛伦兹尼壶腹可能感知低至0.001开尔文的温差,采用相同原理的人工传感器,则被指出能感知约为0.01开尔文的温差。这些研究让洛伦兹尼壶腹显得更加特殊,这不只是一组分布在鲨鱼皮肤上的小孔,而是一套能把水中细微物理讯号转换成神经讯息的精密感觉系统。
早在17世纪,这种构造就已经受到科学家的注意。意大利医生兼鱼类学家斯特凡诺・洛伦齐尼在1679年对其作出较精确的描述,只是当时人们还不知道这些奇特结构究竟有什么用途。直到20世纪的电生理研究逐渐揭开答案,洛伦兹尼壶腹才被确认是一种能感知电场的特殊感受器。
如今,当人们看见鲨鱼在海中游动时,真正值得注意的或许不只有那排锋利牙齿,它有些毛孔背后,都可能连着一条充满凝胶的细管,以及一组负责接收讯号的感觉细胞。
来源:看中国
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