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Oct. 22 2014

為什麼劍魚的劍不會斷?

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  • 為什麼劍魚的劍不會斷?

撰文:Carrie Arnold

編譯:洪莉琄

劍魚swordfish是牠最重要的特徵,但科學家今日才發現讓這把劍長保鋒銳的罕見特性。10月20日發表在美國《國家科學研究院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)的一篇報告,揭開了劍魚修復骨骼、保持硬挺的祕方。

科學家發現,像劍旗魚(broadbill swordfish)這種旗魚能夠修復上頜骨所受的輕微損傷,上頜骨就是形成牠們的「劍」的主要結構。攝影:Brian Skerry, National Geographic

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像槍魚、劍魚這類的旗魚(billfish)都因牠們的招牌:突出的上頜骨(upper jawbone,也稱吻骨rostral bone)而聞名,這是牠們用來擊昏及捕捉獵物的利器。

而骨骼要保持強健,不只要能夠承受巨大力量,還得在受到損傷時即時修復。對哺乳動物而言,這需要兩種不同類型的骨細胞(bone cell):一種用來瓦解並吸收受到損傷的骨頭;另一種則是增生健康的新細胞。這個稱作「再成型」(remodeling)的過程會在骨骼內留下記號,生物學家可藉此檢測骨骼有無再成型的記錄。

然而,劍魚的骨骼中並沒有上述這兩種細胞類型。耶路撒冷希伯來大學(Hebrew University)的生物學家榮恩‧沙哈Ron Shahar)提出疑問:如果劍魚無法修復牠的劍,那怎麼有辦法能夠用來捕獵牠的晚餐?

堅硬的上唇

為了研究旗魚的骨骼,沙哈需要樣本。但這可不容易,因為許多旗魚物種都是保育類。美國坦帕南加州大學的博士生瑪莉亞‧蘿拉‧哈貝格Maria Laura Habegger),固定會到各個釣魚大賽試試能不能拿到用剩的魚來做研究。沙哈說服她共同合作,因此她拖著一只裝滿旗魚骨的行李箱,通過世上最嚴格的機場海關檢查,從佛州到了西班牙、再到以色列。

「沒人說什麼,但這大概是一趟非常漫長的12小時旅程,」沙哈說。

當沙哈將他第一個旗魚上吻骨樣本放到顯微鏡下時,就發現了異常之處。骨骼上出現明顯的再成型記號,他檢查了其他幾個樣本,全都是一樣的表現。為了確定觀察無誤,沙哈使用幾種不同類型的顯微鏡來研究,儘管旗魚並沒有一般用來修復骨骼的細胞型,這些樣本卻全都呈現了再成型的記號。

「我真的很驚訝會看到這個結果。我沒想過這可能會發生,」沙哈說。

不過,旗魚骨骼的再成型過程所留下的明顯記號,其大小是哺乳類動物骨骼中所見的1/10。沙哈想了解這個差異之處是否會影響骨骼的強度。和馬的骨頭相比,旗魚的上吻骨非常堅硬,需要極大的力量才能擊碎。

這份報告「很有原創性」,比利時魯汶大學(University of Leuven)的內分泌學退休教授羅傑‧布伊倫(Roger Bouillon)表示。他已研究骨骼再成型多年。雖然沙哈發現了骨骼再成型的間接證據,但布伊倫指出研究人員無法實際記錄再成型的發生過程。

「這就像你看著一張馬匹飛馳的照片,然後推斷牠正在奔跑一樣,」他說。

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