當你養(yǎng)的魚突然集體發(fā)呆，可就要小心了…

在水下，沒有喊叫、也沒有警報器，魚也不會像我們一樣發(fā)朋友圈說“危險來了”。可是很奇怪，一條魚剛剛受了傷，旁邊的魚往往能在幾秒鐘之內(nèi)全都“懂了”——有的魚一下子僵住像被點了穴，一動不動；有的魚反應(yīng)更快，立刻往水底下鉆，離開上層水體，生怕被什么東西盯上。這種幾乎是“同步”的反應(yīng)并不是巧合，而是因為魚有一套非常高效的“寫在水里的報警系統(tǒng)”。

原理并不復(fù)雜：當一條魚被掠食者咬破、被別的魚撞掉了一塊皮，或者在礁石上擦傷，皮膚表面的一些特殊物質(zhì)就會馬上 “釋放”出來。這些分子本來安安靜靜待在表皮里，一旦組織受損，就會迅速溶進水里，順著水流擴散開去。附近的魚只要吸入一點點帶著這些分子的水，通過鼻腔里的嗅覺器官一掃描，就能立刻識別到“這里剛出過事”。

接下來就是一系列寫在生存本能里的動作：膽子小一點的那批會瞬間“裝死”——貼缸、定住、不亂動，好像在說“我不是目標”；行動派的那批則一頭扎向水底，因為在水體上層最容易被掠食者看見，往下躲是最高效、最快速的自保方案。

其實，水生動物學家很早就注意到這種現(xiàn)象了。上世紀的研究里就有專門針對這些特殊物質(zhì)的名字，德文叫 Schreckstoff，直譯就是“嚇人的東西”。后來大家也叫它“報警物質(zhì)”“驚嚇物質(zhì)”。但真正的難點一直沒解決：魚皮里面的成分實在太復(fù)雜了，糖、脂肪、氨基酸、膽汁酸、各種代謝產(chǎn)物都混在一塊兒，哪一類才是真正發(fā)出“危險信號”的？幾十年里大家都能做出“有”這個現(xiàn)象，卻很難說清楚“就是它”。

我們做的這項工作，就是利用斑馬魚，把這件事第一次講清楚——不只是說“有報警物質(zhì)”，而是把它具體到兩個明確的化學分子。

圖片來源：veer圖庫

我們做的路線叫行為引導(dǎo)分離：先用“受傷魚的水”測試能不能嚇到魚，然后一層層把這個水分開，每分出一部分就再去嚇一次魚，始終追著“哪一份能嚇到魚”往下走。這樣一來，跟著行為走，就不會迷路。

最后我們鎖定的是斑馬魚皮中極性最高、最容易溶于水的那一部分，把它進一步分離純化之后，發(fā)現(xiàn)里面其實主要就是兩種關(guān)鍵的硫酸化膽固醇。

一種是之前在一些魚類里見過的 5α-cyprinol sulfate，我們簡稱 5CS；另一種是我們在斑馬魚里新發(fā)現(xiàn)的、給它起名叫 5α-daniol sulfate 的分子，簡稱 5DS。這兩位，就是這套“水下報警系統(tǒng)”里真正的主角。

真正讓人覺得有意思的，是它們的“靈”。我們把5CS和5DS單獨拿出來、配成一串不同的濃度去測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：它們能在極低的濃度下就讓魚進入防御狀態(tài)，低到什么程度？低到萬億分之一摩爾的量（10?12 mol/L），魚都能聞見。這說明斑馬魚的嗅覺系統(tǒng)是專門對這類分子“開過光”的，不是順便聞到的。換句話說，這倆分子不是受傷時碰巧漏出來的一點身體成分，而是進化長期留下來的“危險專用化學信號”。

更仔細的研究發(fā)現(xiàn)，這兩個分子的“嚇人風格”還不太一樣……5DS更像是“高靈敏報警器”，濃度很低就能讓魚緊張、凍結(jié)；5CS則更容易誘導(dǎo)那種“我要趕緊離開這里”的逃避式游動。我們又把它們按照斑馬魚皮里實際檢測到的大致比例（差不多是100:1）混在一起，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這個“人工配方”居然能幾乎一比一復(fù)制“真正受傷魚的提取物”對斑馬魚行為的影響。

這個結(jié)果非常關(guān)鍵，它告訴我們：天然的報警信號不是一個分子包打天下，而更像是一個小型的“化學配方”——不同成分負責不同的防御動作，合在一起才最像真實場景。

這時候可能有人會問：會不會只是魚“裝一下害怕”，其實身體沒事？為了解決這個問題，我們在魚聞到這兩個分子之后，測量了它們體內(nèi)的皮質(zhì)醇水平。皮質(zhì)醇是魚類和很多脊椎動物的經(jīng)典應(yīng)激激素，只有在它真的覺得“這事兒需要認真對付”時才會升高。

圖片來源：央視新聞

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，斑馬魚在接觸到5CS和5DS之后，皮質(zhì)醇確實明顯升了上去。說明這不是表演式的撲騰幾下，而是從化學信號到行為再到生理的完整應(yīng)激鏈條都被啟動了：聞到了 → 出現(xiàn)防御行為 → 內(nèi)分泌系統(tǒng)進入應(yīng)激狀態(tài) → 身體準備好應(yīng)對持續(xù)的危險。

從生態(tài)的角度看，這是一套極其聰明的群體防御策略：一條魚的不幸，可以瞬間變成一群魚的預(yù)警；一個局部的小傷口，可以換來整個群體在幾分鐘甚至更長時間內(nèi)的高度戒備。對生活在有掠食者水域里的魚來說，這能明顯提高存活率，也就能解釋為什么這種“寫在水里的報警系統(tǒng)”會在很多魚類中長期保留下來。

從科研應(yīng)用看，這兩個分子也很有價值：以后我們在做斑馬魚的行為學、神經(jīng)環(huán)路、環(huán)境毒理，甚至想建一些“焦慮/恐懼模型”時，就不用再用一鍋成分不明的“皮膚浸液”了，可以直接用5CS和5DS，劑量可控、重復(fù)性好，還能做劑量－反應(yīng)曲線。對做模式動物研究的人來說，這就等于多了一套標準化的“恐懼刺激”工具。

所以，簡單說一句話就是：魚為什么能在水里“聞見危險”？因為它們真的在用化學信號說話，而斑馬魚發(fā)出的警報信號就是這兩種藏在皮膚里的小分子。

來源：中國科學院煙臺海岸帶研究所

作者：李亞茜、李可（中國科學院煙臺海岸帶研究所）

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