新研究显示太平洋蛇鳕平均每天都会长出和掉20颗牙齿

新研究显示太平洋蛇鳕平均每天都会长出和掉20颗牙齿

研究显示太平洋蛇鳕平均每天都会长出和掉20颗牙齿

据cnBeta:太平洋蛇鳕是一种脾气不好的杂食性鱼类,它的嘴就像一个凌乱的银器抽屉,它的500多颗牙齿杂乱无章地排列在两组高度移动的下颚上。本月发表在科学杂志《Proceedings of the Royal Society B》上的新研究显示,太平洋蛇鳕平均每天都会长出和掉20颗牙齿。

如果人类牙齿也是这样的情况,那么相当于我们会每天更换一颗牙齿。华盛顿大学生物学教授、该研究的论文共同作者Adam Summers说道:“这让牙套变得毫无用处。还有刷牙。”

研究报告的另一位共同作者、华盛顿大学研究摄食生物力学的博士生Karly Cohen则表示,太平洋蛇鳕的换牙率让研究人员感到惊讶。

“我们现有的关于牙齿更换的研究来自于一些奇怪的东西,比如在额头上长出牙齿的鮟鱇鱼或食人鱼,它一次可以掉四分之一的牙齿。但是大多数鱼都有像蛇鳕那样的牙齿。”她补充称,因此很可能大多数鱼类每天都会失去大量的牙齿并迅速更换。

一个有牙齿的伏击捕食者

太平洋蛇鳕是一种暴躁的运动鱼类,成年时长约4英尺,是一种经常沉溺于食人的伏击捕食者。它分布在北美西海岸,从阿拉斯加到墨西哥的下加利福尼亚,它对渔民来说具有重要的经济意义,部分原因是它适合做玉米饼。

但它们不是一种迷人的鱼。南佛罗里达大学的本科生、该研究的论文主要作者Emily Carr说道:“我总是会开玩笑说,蛇鳕和我从来没有相处过。我们不得不在水箱的角落里加上胶带,因为当它们看到有人走过时,它们会试图跳出来……我从来没有被咬过,但我确信如果有机会,它们会尝试的。”

Cohen指出,作为一个贪婪的猎手,蛇鳕会吃掉任何能塞进它嘴里的东西。

“蛇鳕有一组上颚和下颚,就像我们的一样,但它们更灵活–它们可以被向前抛出并展开。如果你看一下它们上颚的口腔内部,那里也覆盖着牙齿。”然后,一直到喉咙后面,就在它们的食道之前,那里有咽颚,由改良的鳃弓组成的镶有牙齿的骨质平台。”

当蛇鳕发起攻击时,它的第一组颌骨向前发射并将猎物拖入口中,咽部内侧的颌骨开始工作并进行粉碎和撕碎。为了使这一策略获得成功,蛇鳕依靠针状尖锐的牙齿,这些牙齿很容易被折断。但如何保持它的咬合力不至于变钝?策略似乎是–不断地长出新的牙齿,大量的牙齿。

牙齿的命运

在这项研究中,研究人员使用了一系列的染料来创建牙齿生长的视觉时间表。

首先,将20条幼年蛇鳕浸泡在加有荧光染料茜素红的水箱中12小时。由于茜素红被牙齿中的钙所吸引,结果就会显现出数百个发光的红色牙齿。在接下来的10天里,成批的蛇鳕被暴露在第二种绿色染料、荧光素中。在研究的第一天,牙齿被染成红色,而后来萌发的牙齿则呈现绿色。

Carr煞费苦心地对每颗圣诞色的牙齿进行计数和分类,据悉,在被检查的20条鱼中总共有10580颗牙齿。

在检查了这20条鱼中每一条的笑容之后,Carr和她的团队了解到,蛇鳕的牙齿是命中注定的,这意味着每颗牙齿都会在它注定要度过的生涯中准确地喷发出来。这跟大白鲨等其他著名的齿科鱼类相反,大白鲨的牙齿开始时在颌骨后部很小,但会随着它们的生长向前移动。

研究人员还确定了牙齿替换的热点位置。Cohen说道:“这并不是说真正的大牙齿在那里停留的时间更长,或者真正的小牙齿不断被替换。我们发现,在那些我们预计会有更大力量的地方,牙齿更换得更快。”

但是什么触发了蛇鳕的牙齿更换?研究中的第二个实验条件比较了定期被喂食的鱼和另一组没有被喂食的鱼。研究人员发现,它们之间的牙齿更换率并没有明显的差异。这表明蛇鳕并不是在破损的情况下才会长出牙齿–它可能更像我们自己的乳牙和成人牙齿,它们的脱落和萌发都是基于一个基因定时器。

Carr称,她发现蛇鳕的替换率令人惊讶。“有这样一种想法,即虽然牙齿的制造和更换非常昂贵,但我们的研究挑战了这一概念。”在富含钙质的海洋水域中,对蛇鳕来说,用牙齿来保持它们的锋利显然是一项值得的投资。

异类和蛇鳕

这种牙齿生长模式在鱼类研究领域是一种不寻常的模式,但在自然界可能不是。蛇鳕的牙齿跟其他骨质鱼类的牙齿非常相似,在数量上、多样性上以及它们的锥状形状上都是如此。加州大学圣地亚哥分校材料科学与工程系教授Marc André Meyers表示,这使它成为来自不同血统的许多不同物种的伟大模型,而牙齿的顺序染色以一种美丽的方式量化了这一点。

Willy Bemis是康奈尔大学的生态学和进化生物学教授,专门研究鱼类的解剖学–包括牙齿的发育。他没有参与这项研究,但他认为这个实验的设计是具有创新的,它将有助于回答长期以来关于像蛇鳕这样相对正常的鱼类的牙齿替换问题。

Bemis表示,从历史上看,鱼类牙齿的生长和脱落速度是很难估计的–比如,对于鲨鱼来说,最好的数据来自于收集和计算在贮水池底部发现的脱落牙齿的研究。由于鲨鱼被观察到以自己掉落的牙齿为食(也许是为了收回它们的钙质投资),这些数据总是存在一点可疑。

Bemis称,因为对蛇鳕的研究展示了一种可以在其他物种中复制的技术,所以这使得它成为了一项重要的工作。Meyers表示,他有兴趣对食人鱼展开类似的研究。

这些结果表明,牙齿可能并不像我们想象的那样不可替代或珍贵。

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