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海洋獨角鯨之謎

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‍海洋獨角鯨這種很奇特的動物,它們的身體結構是怎樣的呢?並不是下圖這樣的:


今天來瞭解一下它們的獨角是哪來的?

文/linki 果殼海洋生物領域達人,海洋生物學畢業,現在國內一家海洋類學術期刊擔任編輯。喜歡科普寫作,筆名任天。出處/果殼網

1577年,英國探險家馬丁·弗羅比舍(Martin Frobisher)率領一支150人的探險隊,懷揣尋找黃金的夢想來到了加拿大北部海域,試圖找到一條通往印度的水道。在調查海岸附近幾個島嶼的時候,探險隊遇到了前所未見的東西:一種長著獨角的大魚。

“在這裡的另一座小島上,”弗羅比舍在日記中寫道,“也發現了一條巨大的死魚,它看起來似乎是被浮冰帶進灣里的,在大小比例上像是鼠海豚。它的長度大約12英尺(約合3.7米),有一根長兩碼(約合1.8米)的角從吻部或鼻孔里伸出來。這根長角扭轉而成,並保持筆直,如同蠟燭一般(譯者註:西方的蠟燭常有做成長螺旋形的,與獨角鯨的長牙很像),或許可以將它認為是真正的海洋獨角獸。”回到英國之後,弗羅比舍將一支長角獻給了伊麗莎白女王,後者命令將其與皇冠上的寶石放在一起保存。

在弗羅比舍的探險之前,獨角獸(Sea Unicorn)的角——或者至少是商人們所聲稱的——已經在歐洲流傳了幾個世紀。它們的價值幾倍於同等重量的黃金。據說伊麗莎白女王曾花費1萬英鎊購買一支獨角獸的角,相當於當時一座城堡的造價。這些角被製成帝王喝酒用的酒盃,或者是象徵王權的權杖。

獨角獸的傳說可以追溯到古典時代,但獨角獸獸角貿易卻從中世紀一直持續到了文藝復興時期。維京人殺死了北大西洋上所謂的海洋獨角獸,切下長角,然後以天價賣出,卻從未透露這些角是從哪裡來的。隨著歐洲的博物學家對世界各地動物的瞭解越來越多,有關獨角獸的傳說逐漸褪色,弗羅比舍所說的海洋獨角獸實際是一種鯨類的觀點也越來越深入人心。不過,儘管這些“角”的來源搞清楚了,但科學家們對它們的困惑和爭論卻還在繼續。

加拿大Tremblay灣的獨角鯨

事實上,獨角鯨的“角”並不是真正的角,而是一顆特化的牙齒。與獨角鯨親緣關係較近的物種包括白鯨、虎鯨和多種海豚,它們都具有簡單的、圓錐形的牙齒,用於咬住獵物。在雄性獨角鯨的口中,上顎的兩顆牙齒中左邊一顆會突出來,持續生長,形成長長的“角”;右側的牙齒比左側短得多,但極少數雄鯨會連右側牙齒也突出唇外,形成罕見的“雙長牙”。獨角鯨的牙相當於象牙或疣豬的獠牙,但不會像後者一樣出現彎曲。


德國漢堡一家博物館里的雙長牙標本

為什麼獨角鯨要長出這樣的長牙呢?或者,更確切地說,在獨角鯨祖先從具有普通牙齒的鯨類分化出來之時,如此奇葩的牙齒是怎麼演化出來的呢?

科學家們提出了各種各樣的假說,包括(但不僅限於)作為聲波探測器、方向舵、碎冰錐等,有的還提出長牙可用於散髮多餘熱量,或在與掠食者或其他獨角鯨的爭鬥中作為武器。不過,絕大多數的假說都僅是推測,並非來自近距離的觀察。獨角鯨生活在遙遠的北極峽灣和冰山漂浮的北冰洋中,要觀察它們怎麼使用長牙並不容易。

馬丁·紐威亞(Martin Nweeia)是一位來自康涅狄格州的牙醫,同時也是哈佛口腔醫學院的臨床講師。過去十四年中,他多次前往北極研究獨角鯨,主要是研究它們的長牙。過去幾年中,他還做了一些關於研究進展的報告,並出版了相關的書籍。不久前,他和來自哈佛大學、史密森學會、明尼蘇達大學、加拿大海洋漁業管理局等機構的研究伙伴在《解剖學記錄》(Anatomical Record)發表了一篇詳盡的論文,指出獨角鯨的長牙其實是感覺器官,可以使雄性獨角鯨感知海洋里的情況,並可能有助於尋找雌鯨或食物。

他們的結論部分來源於對長牙的解剖。獨角鯨的長牙並非一塊堅固的骨骼,而是包含著許多神經。而且,這些神經幾乎已經可以和海水直接接觸。在人類和其他哺乳動物中,牙齒錶面通常是琺琅質層,而獨角鯨的長牙上卻沒有。相反,長牙錶面遍佈著微細的管道,可以使海水流進長牙的內部,接觸那裡的神經末梢,其中一些神經末梢具有與對痛覺敏感的神經相同的結構。

為瞭解獨角鯨是否就是利用這一結構來感知周圍環境,馬丁·紐威亞及其同事來到巴芬島附近捕捉獨角鯨,並將一個圓錐形的外套套在了它們的長牙上。科學家將鹽度不同的水泵進外套中,併在獨角鯨的皮膚上放置電極,記錄它們的心跳頻率。每頭獨角鯨參與實驗的時間控制在半小時以內。

當鹽水泵進長牙外套時,科學家記錄到的平均心跳頻率為每分鐘60.42次;而當淡水流入外套時,獨角鯨的心跳變慢,為每分鐘52.56次。這一差別在統計上是顯著的,科學家據此認為,獨角鯨僅用長牙就可以感知出鹽水和淡水的區別。當獨角鯨游到鹽度較高的水域時,它們可能會有類似牙痛的感覺。在長牙內部的神經末梢也有可能具有其他方面的感知能力,如溫度、壓力的變化等。

如果獨角鯨的長牙實際是感覺器官,那它就不僅對雄鯨有好處。馬丁·紐威亞及其同事稱,雄性獨角鯨可能會用長牙來幫助贏得交配權。它們或許能夠通過感受水中的化學物質來追蹤雌鯨,尋找雌鯨可能的覓食地點。它們甚至可能感知到雌鯨是否願意進行交配。一些雄鯨可能還會用長牙來尋找食物,以喂養剛出生的幼崽。長牙的感覺能力越靈敏,雄鯨贏得交配的概率就越高,這也導致其演化出越來越長的牙。

許多從事鯨類解剖學研究的科學家都對馬丁·紐威亞等人的結果感到眼前一亮。史密森學會海洋哺乳動物館館長尼克·佩爾森(Nick Pyenson)說:“他們做了很棒的工作,整理了數百年來有關獨角鯨長牙的眾多假說,然後提出了幾乎所有已知的證據。”西奈山伊坎醫學院的解剖學家喬伊·雷登伯格(Joy Reidenberg)對這一研究結果給予了高度評價,她說:“這真是讓人耳目一新,文章的關註點並不在於最少被髮表的部分,而是展示了對形態、功能和演化的全面瞭解。”

獨角鯨長牙的解剖結構

不過,一些研究者並沒有被馬丁·紐威亞及其同事的數據和結論說服。最大的批評聲音來自華盛頓大學的克麗絲汀·萊德雷(Kristin Laidre)。她指出,獨角鯨並不是唯一具有敏感牙齒的動物,“吃冰淇淋的時候,你的牙齒會感到痛覺,牙齒裡面的神經告訴大腦:你正在吃一些冷的東西。”這些感覺信息有一定的價值,但並不能因此就說我們的牙齒是感覺器官——牙齒只是讓我們能咬住並磨碎食物。

馬丁·紐威亞等人自然知道其他動物的牙齒也具有感覺能力,但他們認為,獨角鯨的長牙比一般的牙齒更加強大。不過克麗絲汀·萊德雷認為,心跳速率的數據並不能得出文章的結論,她說:“當一隻動物被大網捕到之後,帶到淺水區域,然後測量它30分鐘內的心跳速率,這顯然只能告訴你它壓力很大,而不是牙齒對不同鹽濃度的反應。”

克麗絲汀·萊德雷還對紐威亞等人提出的雄性獨角鯨可能利用長牙進行感知提出了異議。對獨角鯨胃容物的研究表明,雄性和雌性獨角鯨的食物基本是一樣的,而且覓食的區域、時間也都一致。而且,養育幼鯨的任務都落在雌鯨身上,沒有任何證據表明雄鯨會提供幫助。雌鯨對於幼鯨的生存至關重要,很難想象雄鯨具有如此靈敏的器官而雌鯨沒有。克麗絲汀·萊德雷說,有關獨角鯨長牙是關鍵的感覺器官一說,“仍然是一個沒有根據的理論。”

因紐特男孩和獨角鯨的長牙

克麗絲汀·萊德雷推測,雄性獨角鯨可能利用長牙來爭奪配偶。然而,我們經常看到駝鹿長角相抵,招潮蟹用大螯互相爭鬥,卻幾乎沒有觀察到獨角鯨使用長牙打鬥過。科學家曾觀察到獨角鯨在水面上長牙交錯的情形,當有雌鯨在附近時,或許可以建立對某一雄性個體的好感。

蒙大拿大學的道格拉斯·恩林(Douglas Emlen)是一位研究甲蟲的生物學家,而且特別鐘愛獨角仙。去年,他的學生艾琳·麥卡洛(Erin McCullough)和華盛頓州立大學的羅伯特·琴納(Robert Zinna)合作發表了一篇很有意思的論文。他們對採自日本的獨角仙進行了近距離觀察,發現其頭角的錶面覆蓋著對觸覺非常靈敏的細毛。頭角的有些區域細毛較密,有些則稀疏一些。

獨角仙

麥卡洛和琴納發現了這些細毛的規律。當兩隻雄性獨角仙準備爭奪某根樹枝時,它們會靠近對方,互相輕敲頭角。如果其中一隻比另一隻小很多,它便會識趣地走開;如果二者勢均力敵,它們就會進入下一步,打鬥起來,努力要將對方推下樹枝。事實上,頭角上細毛最密集的區域,恰恰是獨角仙互相試探時接觸的地方。

獨角鯨或許正是鯨類世界中的獨角仙,在它們開始真正的打鬥之前,可能就是用長牙互相打量對方。不過,想要證實這一假說,可能還要等上相當長一段時間。從弗羅比舍第一眼見到那隻獨角鯨屍體到現在,已經過去了437年,而這種奇特而神秘的物種,依然令今天的科學家們感到困惑不已。

文章譯自Carl Zimmer的博文。馬丁·紐威亞等人的文章發表在2014年第四期的《解剖學記錄》上,見:

Sensory Ability in the Narwhal Tooth Organ System, Nweeia et al, Anatomical Record 2013, in press

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