首先,将20条未成年蛇鳕在装有荧光染料茜素红的水箱中浸泡12小时。茜素红能与牙齿中的钙螯合,将数百个牙齿染成红色。在接下来的10天里,多批未成年蛇鳕被暴露在第二种绿色染料——钙黄绿素中。研究的第一天,原位牙齿保持红色,而后来萌发的牙齿则变成了绿色。
Carr煞费苦心地对每一颗被染色的牙齿进行了统计和分类——被检查的20条鱼总共有10580颗牙齿。
在研究了20条鱼的笑容后,Carr及其团队发现蛇鳕的牙齿逃不过宿命,也就是说每颗牙齿都会在它命定的位置准确萌出,直至掉落。这与其他著名的露齿鱼类相反,比如大白鲨,它们的牙齿从颌后萌出,开始时很小,随着生长向前移动。
研究人员还确定了牙齿更换的热点位置。“这并不是说很大的牙齿会在那里呆得更久,或者很小的牙齿会不断地被替换,” Cohen 解释道。“当蛇鳕咬合时,我们预计的咬合力更大的位置,牙齿更换得更快”。
但是是什么触发了蛇鳕的牙齿更换呢?第二个实验将定期被喂食的鱼和另一组没有任何食物的鱼进行了比较。研究人员发现,它们之间的牙齿更换率没有显著差异。这表明,蛇鳕不会因为牙齿破损而长出牙齿——可能更像人类的乳牙和恒牙,它们的脱落和萌发都基于基因定时器。
Carr说,她发现蛇鳕的牙齿更换速度十分惊人。“有人认为,制造和更换牙齿代价高昂,但我们的研究挑战了这一观点。”在钙含量丰富的海洋中,蛇鳕为保持牙齿锋利而不断更换,这显然是一项值得的投资。
蛇鳕和异类
虽说这种牙齿生长模式在鱼类研究领域非同寻常,但在自然界中可能就是另一番境况了。蛇鳕的牙齿在数量、多样性和锥形形状上都与其他硬骨鱼类非常相似。因此它可以作为不同谱系、不同物种的模型,而牙齿的顺序染色 “真的以一种美好的方式量化了这一点”,加州大学圣地亚哥分校材料科学与工程系教授 Marc André Meyers说道,他研究生物材料,包括鱼的牙齿。
康奈尔大学生态学和进化生物学教授Willy Bemis表示,这项实验的设计颇具创新性,有助于回答长期以来关于像蛇鳕这样的相对正常的鱼类的牙齿更换问题。Bemis主要研究鱼类解剖学,包括牙齿的发育,他并未参与这项研究。
从历史上看,鱼类牙齿的生长和脱落速度很难估计——“例如,对于鲨鱼来说,最好的数据来自水箱底部发现的脱落牙齿的研究,”Bemis说道。由于鲨鱼曾被观测到吃自己脱落的牙齿(也许是为了补充钙),所以这些数据并不十分可信。
这样一来,蛇鳕的研究工作就成了重中之重,因为它展示了一种可以在其他物种中复制的技术,Bemis解释说。Meyers补充说,他有兴趣对水虎鱼进行类似的研究。
研究结果表明,牙齿可能并不像我们想象的那样不可替代或珍贵万分。不过,可不要告诉牙仙子哦。
(译者:陌上花开)