盲洞穴鱼揭示大脑进化奥秘
如果有一群人类彻底迁居至黑暗的地下洞穴，他们的行为势必会发生改变：会更依赖其他感官而非视觉；视力可能会演化出更适应弱光的感光受体；还会学会靠有限资源生存。
对人类而言，这种场景堪比世界末日，但对墨西哥盲穴鱼（Astyanax mexicanus）来说却稀松平常——它们已历经数十万年演化，完全适应了洞穴的黑暗环境。
佛罗里达大西洋大学的研究团队在《Science Advances》发表了一项新研究，通过对比墨西哥盲穴鱼和它们生活在地表的近亲，探究前者的大脑与行为如何为适应黑暗生活而重构。研究观察了Astyanax属鱼类对光信号的行为反应及神经回路激活情况：研究人员将实验室繁育的鱼类置于特制实验舱，在明暗交替的五分钟循环环境中拍摄其活动。
有视力的地表鱼在黑暗环境中会表现得极度活跃，而穴鱼恰恰相反，在光照环境下才会亢奋。研究人员还计算了趋光运动指数，结果显示地表鱼具有趋光性，穴鱼则表现为避光性。与这种行为差异相对应的是，地表鱼大脑中的感光神经元会对光线作出反应，穴鱼的同类神经元却不会。
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通过对不同脑区的神经元反应成像，研究人员锁定了大脑中负责趋光运动的区域——“尾后结节”。该研究资深作者、佛罗里达大西洋大学生物学家埃里克·R·杜布在一份新闻稿中解释道：“值得注意的是，地表鱼中对黑暗作出反应的神经元，在穴鱼体内变成了对光有反应的神经元。这表明演化会改造现有神经回路，而非凭空创造全新回路。”
研究人员将地表鱼与穴鱼杂交后发现，后代对光线的反应呈现混合特征，说明这类行为具有遗传基础。趋光性是一种可遗传的性状，会受到自然选择的影响，这也解释了穴居种群为何演化出失明和避光的特征：远离光线意味着远离洞穴入口，而那里常有天敌潜伏，能提升生存概率。
杜布表示：“了解演化如何改造神经回路以处理环境信息，能让我们更深入地理解塑造整个动物界行为的基本规律。”
比如，人类作为脊椎动物，与鱼类共享诸多神经通路。研究演化如何作用于这些通路，能为我们揭示大脑如何自我重构以适应环境提供参考模型。
如此看来，穴鱼正为我们照亮大脑的未解之谜。 
首图来源：H. Zell / 维基共享资源