三文魚説：回家的路，即使再難，也是“香“的！_風聞

本文轉自微信公眾號“科學大院”，作者：黑貓尼諾 

每年春節前夕，都會發生世界上最大規模的人類遷移活動——春運。大家無論離家多遠都會想盡辦法買上回家的票，就為回去吃頓團圓飯。而在水中的世界，**鮭魚（salmon，包括太平洋鮭和大西洋鮭，也稱三文魚）**和中國人類似，有着強烈的歸家情結。

鮭魚出生於淡水中，長到一定程度之後便遷移至海洋中生活，待到成熟之後，會進行生殖洄游。它們成羣結隊，不遠千里，逆流而上，時常要克服重力勢能跳躍瀑布，一路從海洋中返回到淡水中進行繁殖。讓人驚歎的是，它們有着精準的導航系統，絕大多數都能回到當初生養它的河流中。它們是靠什麼做到的呢？

其實，它們是一路“聞”着回家的。

鮭魚逆流而上（圖片來源：veer圖庫）

魚用嗅覺導航？

上世紀50年代，Hasler 和Wisby兩位科學家發現，經過訓練，鮭魚可以分辨科研人員在不同的河水裏放置的是食物還是電擊。一旦它們嗅覺器官被破壞，它們就失去了分辨的能力。進而他們提出了鮭魚洄游是利用嗅覺的假設：在淡水中生活的幼年鮭魚對環境（包括生長的水環境以及遷移至下游河流的環境）中一些化學物質產生了深刻的嗅覺記憶印記。當它們成年之後，就會利用這些記憶進行洄游，尋找它們曾經的家。

這個腦洞很大，要怎麼證實呢？

科學家利用人工繁殖的同齡幼鮭作為實驗對象，做了一個相當精彩的實驗。**他們把幼鮭分組，放在含有不同化合物的水池中飼養並做好標記。**第一組的水池中含有5 x 10-5mg/L濃度的嗎啉，第二組的水池中含有1x 10-3mg/L濃度的苯乙醇，第三組的水池作為對照，不加入任何化合物。為了避免水質影響，三個水池使用了同樣的泉水。（注：研究發現鮭魚能探測到低濃度的嗎啉和苯乙醇，並且這兩種化合物不出現在自然水域中。）

這些帶有標記的鮭魚長大後，科學家把它們放歸於密歇根湖中。

（圖片來源：參考文獻1）

一年半後，實驗人員在十幾條流向密歇根湖的河流中分別釋放嗎啉和苯乙醇，並設置觀測點，回捕河中的鮭魚，看看洄游繁殖的成年鮭魚是否會返回特定幼年化合物的河流。實驗結果發現，第一組和第二組的絕大部分鮭魚（>90%）分別洄游到了含有對應化合物的河流中（嗎啉釋放於10#，苯乙醇釋放於7，8#，見圖）。而當年對照組的鮭魚則洄游到了多個觀測河流中，沒有特異性回到釋放化合物的河流中。這個實驗説明鮭魚，可以利用它們的嗅覺來尋找回家的路。

進一步的研究發現，如果成年鮭魚的鼻子被人為用凡士林，棉花等堵塞之後，它們回原來的出生地的比例相比於對照組明顯降低，**也就是説，它們很難找回原來的出生地。**這進一步説明嗅覺對於鮭魚繁殖洄游導航的重要性。

（圖片來源：veer圖庫）

鮭魚的記憶印記：出生地的特殊味道

自然環境中，存在着非常複雜的化學物質的混合，究竟是什麼味道指引着鮭魚回家的路呢？

科學家們一直在尋找對於鮭魚洄游有着重要作用的特殊物質，他們研究過的物質包括膽汁酸，信息素，微生物，氨基酸等等。

**通過電生理記錄等手段，人們發現鮭魚的嗅覺系統對於氨基酸相當敏感。**相關動物行為學研究也發現，幼鮭對於含有極低濃度的水溶性氨基酸（10-6摩爾/每升）的水環境就有着明顯的偏好和趨向性。**如果幼年的鮭魚接觸到一些特定的氨基酸，它們成年之後會偏好於含有這些氨基酸的環境。**氨基酸作為蛋白質結構的基本組成成分，廣泛分佈於自然環境之中，所以也被廣泛認為是鮭魚首選的記憶印記分子。除了生長環境中的味道之外，有科學家認為，同類釋放的一些味道也有可能引導着鮭魚的洄游。

那麼，鮭魚到底是在什麼時候記住這些味道的？

前面我們提到，鮭魚一般在成年之後會進入海洋生活。那麼產生記憶印記的時間窗就極有可能是在它們遷移入海之前。人們猜測鮭魚的幼年發育時期是它們產生嗅覺記憶印記的關鍵期。在這個時期，研究者們發現甲狀腺激素（Thyroid hormone）的水平有着明顯的上升。而**甲狀腺激素水平的上升被發現和幼鮭嗅覺相關的細胞生長發育，探測味道的敏感性等密切相關。**因此，研究者推測甲狀腺激素水平的上升可能會促進嗅覺的學習和記憶印記的形成。有趣的是，相關的功能學研究則為這個猜測提供了有力的支撐。研究發現，在給予幼年鮭魚一個味道的同時，人為提高它們甲狀腺素（thyroxine）的水平有助於它們維持對這個味道長時程的記憶。

簡而言之，也許是河流及兩岸的生態環境中的動植物的味道交織在一起構成了鮭魚出生地的特殊味道。而與此同時，鮭魚體內的激素水平精密調控的生理過程極有可能促進了幼年鮭魚對出生地味道的嗅覺印記。

小鮭魚（圖片來源：veer圖庫）

結語

值得注意的是，科學家們普遍認同，**鮭魚利用嗅覺導航洄游是在它們抵達海岸線進入淡水之後。**而鮭魚利用什麼方式在寬闊的海洋中導航洄游至淡水水域，科學界對此仍不清楚。目前認為，在海洋中的鮭魚，可能利用上了包括視覺，嗅覺等多種感覺器官來做判斷。太陽，磁場，温度，洋流，食物，水中的氣味等等信息都有可能被鮭魚利用來尋找回家的路。

近半個世紀以來，人類對於自然環境的破壞越來越嚴重。修建的大壩，污染的河流，都嚴重地影響了鮭魚洄游繁殖。2018年，華盛頓大學和NOAA漁業西北漁業科學中心研究表明，日益增長的碳排放引起的海洋酸化，很可能損傷鮭魚的嗅覺，進而影響到嗅覺依賴的關鍵行為，如躲避掠食者、導航、繁殖等。在此，筆者呼籲大家保護地球環境，給動物們一個生存的空間。

參考文獻:

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9. http://www.bio1000.com/hangye/201812/205932.html