深穴盲鱼为节能进化出脑萎缩

为了在地下环境中延续种群，墨西哥肥鲤的视力已经恶化——它们的大部分大脑也被抛弃了。

为了在地下环境中延续种群，墨西哥肥鲤的视力已经恶化——它们的大部分大脑也被抛弃了。

很久以前的某个时候，一群小鱼被冲到墨西哥东北部的一个灰色洞穴里。他们别无选择，只能靠一点蝙蝠粪便生活，但他们很快适应了这种新的洞穴生活。在黑暗中，没有鱼可看，不管它们有多美，它们只是放弃了它们美丽的外表。然后他们打破了罐子，打破了它。他们什么也看不见。他们只是不想要他们的视力。他们的眼睛变得越来越小，最后他们完全消失了。

这个过程伴随着大脑视觉系统的崩溃。然而，为什么这种洞穴盲鱼会完全失去眼睛和大部分大脑组织仍然是一个未解之谜。最近，瑞典生物学家觉得他们找到了答案。一项新的研究报告显示，这种视觉系统的萎缩为小鱼节省了大量能量，并帮助它们的数量继续增长。

在其他方面，这条名叫墨西哥肥鲤的洞穴盲鱼也在尽力适应地下环境。由于视力下降，他们变得更加依赖嗅觉和味觉，所以他们的味蕾也增加了很多。此外，他们还训练了感知机械压力变化的高超能力，这使他们更熟悉水的运动。

去年，瑞典兰德大学的达米安·莫兰(Damian Moran)和他的同事声称，盲鱼在进化过程中放弃了新陈代谢的昼夜节律，这为它们节省了27%的巨大能量输出。新的研究想要找出的是，这些鱼是否因为同样的原因放弃了视力。

达尔文发现很难理解为什么在永恒的黑暗中眼睛对动物有害。他将这种退化现象完全归因于动物对视觉的放弃。另一种假说认为，视力下降是因为大脑组织对眼睛的发育和维护“昂贵”。

人脑完美地说明了“昂贵的”大脑是如何工作的。虽然它只占总体重的2%，但它消耗了身体四分之一的能量。在这个过程中，将近三分之一的大脑皮层组织正在处理视觉信号。

事实上，很难找到任何令人信服的证据来支持这种“大脑奢侈理论”。主要原因是无法将这一物种的远古祖先的生物数据与当前活组织的能量消耗率进行比较。然而，洞穴深处的盲鱼是这类实验的完美目标，因为它们的祖先——事实上是居住在地球表面的物种——仍然居住在墨西哥和德克萨斯州东北部的河流中。

因此，莫兰和他的同事们从墨西哥的河流和洞穴中收集了洞穴盲鱼的样本，这些物种仍然生活在地球表面，还有混合的血液物种仍然有一些色素和眼睛组织。他们把它们带回瑞典的实验室，用一种特殊的呼吸测量装置测量并比较它们的体形、新陈代谢率和内部器官。

他们的结论发表在《先锋科学》杂志上。虽然这三个物种的心脏、消化系统和性腺在大小、重量和能量占用率上相似，但穴居物种的鳃比其他两个物种的大得多，使它们能够在缺氧的洞穴环境中*呼吸。

地表生活物种的大脑比深海盲鱼的大脑大近30%，而杂交物种的大脑介于两者之间。在陆生鱼类中，大脑的大小也与鱼体的重量成正比，即大脑越大越好。然而，洞穴鱼类之间并没有类似的关系——所有鱼类的大脑明显要小得多，这主要是因为中脑组织中一部分被称为视顶盖的组织明显萎缩，而视顶盖通常负责接收来自眼睛的视觉信号。

这种收缩大大降低了能耗。根据研究人员的估计，1克陆栖鱼消耗的大脑能量约占其静息代谢率的15%。当它的体重增加到8.5克时，它在静止代谢中的比例下降到5%，而同等体重的混种鱼的比例在3%到4%之间。眼睛的正常运作需要8.5克体重的陆生鱼类8%的静止代谢。对于样本组中最大的鱼，这个数字下降到了5%。

一般来说，陆生鱼类的脑功能约占静息代谢率的23%，而深孔盲鱼的脑功能仅占10%。因此，与陆生鱼类相比，这种大脑视觉组织的萎缩确实有效地减少了将近30%的总能量消耗。

这为假设深洞穴中的盲鱼放弃了能量守恒的视觉系统提供了强有力的证据。这一发现也为指导大脑进化的进化压力的差异提供了新的视角。

另一个假说认为，人类大脑进化的主要驱动力是烹饪方面的新发现，因为烹饪可以让我们从食物中吸收比我们祖先更多的能量，这给了我们大脑一个发展的机会，同时我们的内部器官会稍微收缩。洞穴深处盲鱼的祖先则相反——被困在黑暗的洞穴里，他们的大脑急剧萎缩以节省能量并确保种群的延续。

蝌蚪先生从保护地编译，翻译阿珍，转载必须从蝌蚪工作人员指示