射水鱼的家谱是迄今为止对“狙击鱼”进化研究的最佳尝试

我们终于有了一个想法,了解这些鱼是如何进化出向空中喷射虫子的能力的。
fluorescent view of an archerfish's skeleton and anatomy
尽管射水鱼在鱼类学家和水族爱好者中享有盛誉,但直到现在,关于它们的研究工作并不多。Matthew Girard

在沼泽、河口和微咸的沿海水域中,射水鱼能以精准的精度捕食昆虫。它们不需要箭——而是向猎物喷射超过一米的水柱。水流 将虫子击落,并且 极其精准。尽管它们很受欢迎——这种鱼在动物园很常见,也被当作宠物饲养——但关于这些水生神枪手的进化,研究相对较少。

在周发布于《整合有机体生物学》的一项新研究中,堪萨斯大学的鱼类学家和其他团队成员对射水鱼进行了研究,从各种物种的起源到这个鱼类家族的分化。多年来,鱼类学界一直在争论哪些属于射水鱼家族。通过仔细研究与这种独特的射击行为相关的微小骨骼,研究作者们能够识别出一个意想不到的进化树,从亚洲分支到澳大利亚。

“我们研究了这些鱼是如何相互关联的,并问道:‘它们是如何进化出这种惊人的能力来真正地吐水的?’”通讯作者 Matthew Girard 在一份新闻稿中说。“我们对它们与哪些其他鱼类有关有一些想法,但这是我们第一次提出了所有这些射水鱼物种之间相互关系的假设。”

3d views of fish bone apparatuses
舌头和口腔骨骼结构在射水鱼最亲近的亲戚——海鲈(Leptobrama)、原始射水鱼(Protoxotes)和其他射水鱼(Toxotes)中

研究人员创建了一个类似于家谱的东西,利用软件跟踪分子遗传数据和鱼类组织结构随时间的变化。通过这样做,研究人员能够追溯鱼喷射水的能力的进化。结果表明,所有射水鱼物种的嘴巴顶部都有凹槽,并且有扩大的牙板。这些管状结构,类似于水枪的枪管,使鱼能够对着飞行的目标喷射水。

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此外,研究人员发现了证据表明,射水鱼在基因上和形态上都与海鲈关系密切。海鲈嘴部的结构相似性可能表明,射水鱼利用了海鲈已有的物理特征来喷射水。

然而,海鲈并不会用超精确的水柱来捕猎。“仅仅因为其他鱼能移动水,这也不能和(射水鱼)相提并论,”合著者 Leo Smith 在一份声明中说。“我把它比作‘我可以在嘴里放一个小号,我想我能发出声音,但不是 Miles Davis 那样的。’这是一种根本性的不同,也是一种非常了不起的、为了捕捉昆虫而进行的特殊化。”

通过这项研究,研究人员可能很快就能发现更多关于这些天赋异禀的鱼的信息。结合遗传数据和组织结构,绘制出这些鱼的分布和家谱的分支包含大量科学数据。弄清楚这些动物的起源,或许能回答出诸如这种海洋狙击手有多少个物种存在等问题。

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a yellow and brown spotted fish with a diamond-head shape
射水鱼,物种 Toxotes blythii。Matthew Girard

 

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