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鱼刺相当于鱼的 骨骼 ,鱼骨头是鱼类的 骨架 ,没有骨架它就不是鱼类了而是软体动物。但事实上鱼刺和鱼骨头还是有 区别 的。鱼刺,在生物学上叫 肌间骨或肌间刺 ,意思是指夹杂在肌肉内的小骨,而不是鱼体中间的那根又粗又硬的 脊椎骨 。我们平常说的鱼刺,是指鱼肉中细密的 小刺 ,它是 我们吃鱼时最讨厌的部分,被称为 \" 肌间刺 \"。
(资料图)
一、鱼刺
鱼刺在整个鱼体,除头部以外都有分布,根据它分布位置的不同,可以大体分为 髓弓小骨、脉弓小骨和椎体小骨 。 髓弓小骨 就是脊椎骨以上由头部后方到尾柄基部的那些肌肉中的鱼刺; 脉弓小骨 主要在脊椎骨下面的区域; 椎体小骨 就是靠近脊椎附近的那些细小的刺。椎体小骨仅在低等鱼类存在,而在骨鳔总目,包括我们熟悉的鲤科鱼类中已经退化。
鲢鱼的鱼刺(椎体小骨已退化消失,箭头所指仅代表存在的位置)
鱼刺一般有7个形状,分别是 I 形、卜形、 Y 形、一端多叉形、两端两叉形、两端多叉形和树枝形。其中有四个类型的鱼刺:I 形,卜形、 Y 形和一端多叉形,其中 I 形和卜形的数量较多,没有更复杂的两端两叉形、两端多叉形和树枝形。
科学界普遍认为:鱼刺的主要作用是 支撑肌肉、传递能量以及与鱼的运动 有关。 鲤科鱼类 多以植物或者底栖动物为食,在捕食过程中,更需要身体做出细微的调整,因此,在鱼进行 纵向运动 的时候,正因为肌肉的收缩,所以可能才需要 借助鱼刺产生的作用力,来完成一些较为细微的方向转变 。但是像鲇鱼一类的 肉食性鱼类 ,捕食主要依靠 瞬间爆发力 ,也许强劲的骨骼支撑和发达的肌肉才是其 最需要的助力 ,而非鱼刺。
硬骨鱼脊柱上的两排 “大刺” 是脊椎骨(脊柱刺),作用是支撑身体,不会穿出体外。
古生物学家们发现,随着鱼类的逐渐演化,鱼刺的数量经历了一个 从少到多、又从多到少,最后消失 的过程。鱼刺的类型也 由简单到复杂,最后又退化 。如 低等鱼类 海鳗,鱼刺平均有409根,而且仅有 I 形、卜形和 Y 形,而到了 鲤科鱼类 ,鱼刺数目减少到93~133根,且出现了7个类型, 鳅科鱼类 ,如泥鳅,鱼刺的类型出现退化,仅留有 I 形、卜形和 Y 形,到了更晚一些的 鲇形目 ,如黄颡鱼,体内的鱼刺仅残留了8根,且为简单的 I 形。
二、鱼刺的区别:淡水鱼或海水鱼,素食性鱼的肉食性鱼
不论是淡水鱼或海水鱼, 素食性的鱼类 长刺比较多,相对来说, 肉食性的鱼类 的刺要少些。因为, 素食性鱼类 要逃避肉食性动物的捕食,就要反应迅速,行动敏捷,才有逃脱的机会,才有繁衍后代的可能。那些反应迟钝,行动笨拙的只能成为别人的口中餐。物竞天择,活下来的物种只能是适应环境,能在天敌的猎捕中逃得了的,在鱼类中就是小刺较多的素食者。一些 肉质比较疏松的鱼类 ,不仅肌间刺数目相对较多,而且肌间刺上的分枝也较多,比如鲢鱼和鳙鱼,甚至出现了复杂的树状分枝。 白鲢能够跳跃很高,就是有最多肌间刺的缘故。
深黑色部分为肌间刺。图片来源:Patterson C, Johnson G D.The intermuscular bones and ligaments of teleostean fishes[J]. Sm ithsonian Contribution toZoology, 1995, 559:1-85.
鱼刺在 鲤形目鱼类 中较多且复杂,但是在 鲇形目的鱼类 中却很少。其中 鲤形目 的鱼类鱼刺普遍较多,包括我们熟悉的鲤鱼、鲢鱼、鲫鱼、鳙鱼、草鱼、青鱼等;而鱼刺较少或没有鱼刺的大部分是 鲈形目 ,包括鲈鱼、鳜鱼、带鱼、黄花鱼、石斑鱼、罗非鱼等。白鲢拥有四大家鱼中数量最多的肌间刺—— 足足123枚 ,比鲤鱼要多出20多枚。白鲢不仅多刺,其小 刺更是分叉多且复杂 ,这为其 出色的跳跃能力 提供了基础。所以, 凡是肌间刺少的鱼大多不善跳跃 ,比如鲶鱼、鲈鱼等。
几种鱼的肌间刺。图片:吕耀平等 / 水产学报(2007)
另外, 淡水鱼和海水鱼的刺在 部位 上也不一样。 淡水鱼 主要防范水面上方的敌人,因为淡水域一般比较浅,鱼刺集中在背上;常吃的 海水鱼 是海里中上层水域的鱼,这些鱼更需要防御的是来自下方的敌人,所以鱼刺集中在肚腹。另外, 海水中的鱼 需要抵御的外界压强更大,所以多是大而粗、稀疏的骨架,大型的鱼类(如鲨鱼)就进化成了软骨鱼类。
上图分别是鲫鱼、团头鲂、鲢鱼、鳙鱼的肌间刺。
因此, 淡水鱼的小刺比海水鱼多一些,素食性鱼类的小刺要比肉食性鱼类多。 此外,我们也 不能一概而论说淡水鱼刺比海鱼多 ,只不过说平时我们吃的淡水鱼都是 比较低级的鱼类 ,而平时捕捉到的海水鱼都是 比较高级的鱼类 。
三、从武昌鱼到鲫鱼、草鱼,科学家在无肌间刺鱼研究上步步深入
2018年,华中农业大学水产学院高泽霞教授团队通过斑马鱼的基因编辑技术, 找到了一个“有效”基因,能减少70%的鱼刺 ,只有尾部还保留一点点,背部的刺都没有了。
2019年底,高泽霞团队找到了斑马鱼 无刺主效基因 ,并且证明这是一个所有 有刺鱼类都含有的共通基因 。同时,他们测定了无刺斑马鱼肉质中的氨基酸、脂肪酸含量,和普通有刺鱼 没有显著差异 。
从 肌间刺发育相关的1600多个候选基因 中,鉴定到1个调控肌间刺发育的关键基因,进一步利用建立的无肌间刺鲫基因编辑技术,于2019年构建了鲫F0代肌间刺突变群体,2020年获得F1代无肌间刺鲫突变体,2021年获得正常发育的无肌间刺鲫F2代可遗传群体。 无肌间刺鲫鱼 生长良好,形态发育正常,与 正常鲫鱼 无差异。
2021年,高泽霞团队和中科院水生所桂建芳院士团队,已经分别在 鳊鱼、草鱼和银鲫 身上,试验了 敲除调控鱼刺生长的主效基因 而获得第一代杂合体(F0代)的少刺鱼,生长良好,形态正常, 习性和普通有刺鱼 没有差异。
2022年,高泽霞团队利用已获得的第一代杂合体(F0代) 少刺鱼 ,经过雌雄交配繁育出了 完全没有肌间刺 的武昌鱼(团头鲂)苗种(F1代),且长势良好,计划2023年进一步开展无刺鱼遗传稳定繁育工作。
四、中科院水生所:吃鱼不再怕卡刺,精准育种的无刺鲫鱼来了!
近日据长江日报报道,中科院水生所桂建芳院士团队日前发布最新研究成果,经过一年多的努力,他们根据基因技术利用鱼类精准育种技术,培育出了无刺 喜头鱼 即鲫鱼。
这里说的无刺 是指没有肌间小刺,并不是无骨。肌间小刺位于鱼类椎骨两侧肌间隔中,是种膜性硬骨小刺。平常吃鱼,大家的经验都是鱼骨好剔、鱼刺难除。常说 鲫鱼细刺多,就是其体内这种肌间刺多达80余根 。
近年来, 无肌间刺鱼突变体种质的培育 一直是鱼类遗传育种学研究的热点。2022年,华中农业大学高泽霞团队就培育出了无刺武昌鱼。此次,桂建芳院士团队培育的 无刺异育银鲫 与高泽霞团队培育 无刺武昌鱼 依据的是同一基因(runx2b)。通过精准育种技术,完全敲除主效基因。
桂建芳院士团队在全基因组解析 银鲫双三倍体 的基础上,开拓完善了 “双三倍体银鲫”和“双二倍体金鱼” 快速创制关键基因突变体的方法。他们与高泽霞教授团队合作,发现了 双三倍体银鲫的两个部分同源基因 (Cgrunx2b-A和Cgrunx2b-B),并追踪了肌间刺的产生、骨化过程。他们观察发现, 肌间刺是在银鲫孵化后14天左右开始从鱼体尾部朝头部骨化。
该团队研究人员甘瑞海博士说,不同于 武昌鱼的二倍体 ,银鲫是 双三倍体 ,每个部分同源基因都具有 3个序列高度一致的等位基因 。他们以基因编辑技术单独和同时敲除了 银鲫的CgRunx2b-A和CgRunx2b-B两个部分同源基因及其等位基因 。实验结果显示,这两个部分同源基因就如同银鲫遗传信号的 “并联电路” , 单独敲除 任一部分同源基因都不影响银鲫肌间刺发育,只有 同时敲除 所有等位基因才会导致肌间刺完全缺失。
目前,桂建芳院士团队已快速培育出 291尾完全缺失肌间刺的银鲫 突变体,就是 完全没了细刺的鲫鱼 。这些突变体将为后续培育 无肌间刺异育银鲫新品系 奠定基础。记者见到数尾这种被敲尽肌间刺的“新银鲫”,在水中灵动游弋,外观和行动与一般鲫鱼无甚差别。
CT显示,无肌间刺银鲫 突变体横向斜长的肌间刺 几乎消失了。敲光了肌间刺,会不会影响鱼的生长、肉质?甘瑞海博士介绍,下一步,研究人员将通过雌核生殖建立 银鲫无肌间刺克隆系 ,并在相同饲养条件下,与异育银鲫主养品种进行生长发育、游泳能力、骨密度、肌肉营养含量、抗病能力等详细的生物学和经济性状评价对比数据。口感如何,产量如何,生长周期怎样,将是他们 后续重点关注 的。
一种新品种鱼类从培育到市场化生产、养殖、上市,还需要经过严格的试验性评估,对于每一代无肌间刺鱼生长指标、肌肉品质等指标也都要进行细致观测。此外,还要等待国家有关部门按照相关制度进行严格的审批。只有完成了这些之后,才能考虑进行生产性推广。
最后,无刺武昌鱼和鲫鱼的产生,吃鱼不挑刺, 吃鱼不再怕卡刺, 终将成为现实!
(西南渔业网 综合)
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