锦鲤排长队可能只是基因的呼唤

　　前段时间，草鱼竟然借着高考的东风，因为“诡异的目光”火了一把。活在微博转发里的锦鲤，自然不肯罢休，凭借一条新闻又抢回了热度。 

　　动图 锦鲤排成长队“游行”（（图片来自网络）） 

　　6月20日，有网友拍摄到山西太原龙潭公园水池中的锦鲤突然开始列队“游行”的壮观画面。据视频中网友爆料，从视频上可以看到池中的锦鲤从几个角落相继汇合而来，以队列或转圈的形式游动，仿佛经过指挥。 

　　有网友脑洞大开，“这是龙王要结婚吗？” 

　　朋友，你忘了那些列队的鱼了吗？ 

　　这样的： 

　　这样的： 

　　还有这样的： 

　　（图片来自网络） 

　　    如果列队是因为龙王婚礼的话，那看这个列队的频率，龙王也未免太滥情。 

　　从科学的角度来讲，这种神奇的“锦鲤列队”奇观当属鱼类行为学的范畴，然而笔者经查阅资料后发现，国内尚缺乏从科学角度探讨该现象的相关资料。因此，虽然群众吃瓜情绪高涨，还有热心网友从科学的角度提出了各种假设，却缺乏相对更严谨的科研结果支持。 

　　其实，在国外早就有一些非常正经的科学家对这种鱼群的“列队”行为进行了研究和探索。在他们看来，鱼群“列队”虽然看起来神奇，但也并不是什么罕见的奇观。 

　　通过野外科考，以及利用水下摄像机进行资料采集可以发现，“列队”是广泛存在于整个鱼类社会之间的一种普遍行为学现象，即社会行为（social behavior）。在学术领域，这类行为被称为“fish schooling”（schooling意为学校教育、训练），中文译为鱼类结队。 

　　北卡罗莱纳水族馆（North Carolina Aquariums）之前所做的一项研究结果显示，至少有超过20,000种海鱼或淡水鱼类鱼类都曾被观察过这种结队行为。其中有一部分鱼常年结队进行活动（图A、B）、而更多的鱼类则仅在特定的时期才发生结队行为（图 C）。 

　　图 结队行为普遍存在于鱼类中间。A-C，许多海水鱼（A）以及小型淡水鱼类（B）都以结队形式长期生活，而另有一部分鱼如大马哈鱼（C）则仅在特定时期才会产生结队行为。 

　　关于鱼的智商，目前还有大规模争议，但鱼类的交流方式确实比较单一，远不足以达到通过交流调整队形的水平。因此，对于锦鲤大规模自发结队的行为，不少人选择相信“成精”假说。 

　　殊不知，与蚂蚁搬家、蜜蜂筑巢、大雁南飞等社会行为一样，这种鱼类的结队行为其实也是自然进化的产物。早在2013年，华盛顿大学Catherine L. Peichel教授领导的研究团队就针对一种名为三刺鱼（threespine stickleback）的结队行为产生的分子机理做过详细研究，相关成果发表在当年《当代生物学（Current Biology）》杂志上。这种三刺鱼在世界各地都有广泛分布，在之前的研究中，他们发现生活于太平洋地区的三刺鱼（简称为海洋鱼）长期伴随着结队行为，而生活于不列颠哥伦比亚湖泊的三刺鱼（简称为底栖鱼）平时喜欢独自躲藏在各个角落。 

　　图 北半球各地不同形态、不同颜色、种类各异的三刺鱼 

　　他们分别比较了这两种不同地区三刺鱼的基因组，并发现一系列基因都可以影响结队行为的生成。 

　　这些基因主要可以归为两类：一类负责控制三刺鱼产生结队的意图，由视觉及相关神经系统组成；而另一类负责控制三刺鱼感知周围鱼类的产生的水体波动并调整结队运动，由侧线相关结构组成。 

　　为了验证以上不同结构对三刺鱼结队行为造成的影响，科学家们将两类三刺鱼带回实验室一同饲养，并观察它们的行为。和预想的一样，即使将单独的底栖三刺鱼混入海洋鱼队中，底栖鱼产生结队意图的频率和加入队列后的运动方式都和海洋鱼大有迥异（参考文献1），可见这种结队行为并不能通过当代的交流、学习相互感染，而是深深的烙印在遗传物质中的先天运动模式。 

　　图 控制三刺鱼结队行为的主要基因功能（参考文献1，有改动）。研究人员发现的与结队行为相关的数个基因。它们主要控制鱼类的视觉及相关神经系统，以及负责感知水体波动并调整鱼类进行结队运动。 

　　值得注意的是，关于基因调控包括结队在内的许多动物行为产生的工作尚处在初级阶段，但其研究意义却不容小觑。 

　　Fred Hutch人类生物学研究所的负责人Greenwood对此评价说，此类社交的动机在鱼类和人类中都普遍存在，从进化的角度推测，很可能控制人类与鱼类的都通过同一部分脑区或神经化学物质控制社会行为。因此，对鱼类结队行为的研究，也可以为研究人类社会行为提供重要的研究基础。 

　　比如前一段时间吵得沸沸扬扬的某茶雇托排队的新闻事件，正是商家通过策划一些营销方式，试图触发消费者结队行为冲动产生的最真实缩影。 

　　请吃货们放心，这并不是交“智商税”，而是基因本能的呼唤！ 

　　在视频中，有群众热烈反应，公园锦鲤虽多，但十年来，从未曾见过它们进行列队。由此可见，与长期以结队行为进行生活的鱼类相比，锦鲤很可能属于在特定时期才产生结队行为的鱼类。 

　　那么问题来了，究竟是什么触发了锦鲤的结队行为？一些已有的数据表明，鱼类结队行为与以下因子存在着密切关联： 

　　1、个头小的鱼类（如饲料鱼），及生命周期较短的鱼类更倾向产生结队行为，专家推测当所有鱼群聚集在一起时可以增大体积，对天敌产生“恐吓”（参考文献2）；其次，即使捕食者吃掉一部分鱼，由于个体鱼被发现的概率减少了，也总能保证有一些处于中央的鱼幸免于难，维持种群的繁衍。在这种条件下，捕食者的“恐吓”越强（如捕食个体增多、捕食者发生快速冲刺等）都会导致结队行为的加强，即形成的鱼群密度更大，或倾向于球状（参考文献3、4）。 

　　图 海洋冲结队生活的鱼群。在日常状态下（左），鱼群的队列较为疏松，而在遭遇捕食者时（右），鱼群密度会加大，保护中间的个体存活。（图片来自网络）

　　2、当食物短缺时，部分鱼类倾向于以个体为单位单独觅食；而反之，鱼类则更倾向于产生结队行为。不排除在食物充足的条件下，鱼群试图通过结队行为保证存活率。 

　　3、一些鱼类（如著名的大马哈鱼）在交配季节会由个体活动模式转化为结队行为模式，不但方便种群间进行交配，统一交配产卵也保证了一定数量的个体存活，原理同1（参考文献4）。 

　　4、水体压力也会对鱼类结队行为产生影响，但具体原因不明。不排除在一些环境中，外界水温、水流或水压所导致的水流波动可能恰到与鱼结队行为造成的水体变化相类似，触发个别鱼做出了结队行为，进而带动了整个鱼群。 

　　由此可见，结队行为仍主要被认为是一种鱼类的趋避本能，回想起前一段时间网络上炒的发紫的“放生鱼集体列队表谢恩”视频，岸上的人纷纷扰扰，河里的鱼仓仓皇皇，其更大的可能是因为鱼类群体太大、又普遍受惊，刺激了整个鱼群发生了结队行为。公园内环境相对稳定，但不排除当时出现人类 “捕食者”捞鱼、或者渔船划过造成水体剧烈波动的可能。此外，由于缺乏事发之时当地的水体基本情况的基本数据，我们也无从对太原锦鲤结队的根本原因做更具体的分析。但是不管怎样，锦鲤列队的形态还是赏心悦目的，转发起来很可能依然会带来好运哟！ 

　　1 Greenwood A, Wark A, Yoshida K, Peichel C. Genetic and Neural Modularity Underlie the 
Evolution of Schooling Behavior in Threespine Sticklebacks. Current Biology Cb 2013; 23:1884.

　　2 BL. P. The structure and function of fish schools. Sci Am 1982; 246:114-123.

　　3 Baird TA, Ryer CH, Olla BL. Social enhancement of foraging on an ephemeral food source
 in juvenile walleye pollock, Theragra chalcogramma. Environmental Biology of Fishes 
1991; 31:307-311.

　　4 Niwa HS. Analysis of Fish Movements Using a Newton Rules Model: Possible Advantages 
of Schooling to Migration and Foraging(Mathematical Topics in Biology). Rims Kokyuroku 
1994; 870:184-195.