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鳗研（PERVADE）

Thu, 24 Jun 2021 00:00:00 +0000

说是科普文章有点勉强，毕竟这里既没有严谨的实验设计，也没有系统的文献综述。说它是读后感吧，我又实在没那么多愁善感，翻书时没怎么走心，看完也就忘了。

本科跟着老师做日本鳗鱼，虽然最后因为学院不再提供实验室，项目不了了之，但两年多的摸鱼经历，足够让我对这种生物产生一种说不清道不明的情感。

冰冻的成鳗（2018年摄于福建泉州）

解剖、打针、手术、组织切片、细胞观察——这些湿实验工作，现在回想起来依然历历在目。

养鱼这件事，考验的其实不是动手能力，而是对动物生理学的理解。你得知道什么时候该升温，什么时候该换水，什么时候该喂食，鳗鱼不舒服了会有什么样的表现。

听起来像养宠物，但养宠物可不需要你给鱼打针。

有意思的是，鳗鱼总是给人一种“神秘”的印象。这种印象不是来自教科书，而是来自你真的跟它们相处之后，你会发现这种动物有太多地方说不清楚。

神秘，是鳗鱼的底色

鳗鱼的一生需要经历多次变态。从海里孵化的叶状幼体，到透明如玻璃的玻璃鳗，再到河流里的黄鳗，最后变成银光闪闪的银鳗游回大海产卵——这种一生经历多次完全变形的能力，在脊椎动物里相当罕见。

发育的幼鳗（2022年摄于辽宁大连）

但真正让人着迷的，不是变态本身，而是变态背后的那些未解之谜。

比如说，鳗鱼是怎么找到回家的路的？

科学家提出了不少假说：地球磁场、嗅觉导航、听觉信号……听起来头头是道，但说白了，我们还是不知道。它们为什么能在茫茫大海里准确地回到出生的那条河？没有人确切知道。

日本鳗鲡的耳石（2017年摄于福建泉州）

书里有个说法我印象很深：有人把鳗鱼抓到几公里外放生，一两周后，它们居然能准确地回到最初被捕获的地方。

程老师说，鳗鱼身上有雷达。

或许吧。

再比如说，产卵地到底在哪里？

欧洲鳗鱼和美洲鳗鱼的产卵地基本确定了——大西洋的马尾藻海。但日本鳗鱼的产卵地，科学家们吵了很多年。一说在马里亚纳群岛附近，一说还有别的可能。马里亚纳群岛。

书中自有颜如玉，书中也有鳗鱼

《鳗鱼的旅行》这本书有意思的地方在于，它不是一本正经地给你讲生物学。作者帕特里克·斯文松是瑞典人，写得很有意思，把鳗鱼的历史、生物学、哲学，甚至自己的童年回忆混在一起读。

书里提到一个细节：亚里士多德曾经相信鳗鱼是从淤泥里自然生成的。他建议人们在干旱期去观察干涸的池塘，等第一场雨降临时，池塘里就突然满是鳗鱼了——“雨水赋予了它们存在”。

现在我们知道这是错的。但在那个没有显微镜、没有实验方法的年代，这种猜测似乎也合情合理。更有意思的是，几千年后，我们有了先进得多的技术，鳗鱼依然有办法让我们困惑。

书里还提到，鳗鱼问题存在的时间“跟自然科学的历史一样长”。一种我们每天都能在市场和餐桌上见到的鱼繁殖方式至今仍保持隐秘，这听起来有点讽刺，但也恰恰说明了自然的复杂性远超我们的理解。

我在想，本科那两年，我们实验室里养的鳗鱼，最后都怎么样了？

大概率是为科学事业往生了，总不会是放生了。

不是以我希望的方式结束。

后来转了方向，本科毕业后就没再碰过鳗鱼。

一两年后偶然翻到这本书，确实想起了一些往事，但也就是想想而已。

书中引用了一位哲学家托马斯·纳格尔1974年写的那篇著名文章——《身为蝙蝠是一种什么体验》。这个问题同样可以问鳗鱼：身为一条鳗鱼是什么体验？

我们用尽了各种方法去研究它们，基因、激素、追踪器、卫星定位……但我们真的理解它们吗？

我不知道。

但有时候我反而觉得，正是这种“不知道”，让鳗鱼变得有趣。

如果你对这种神秘的生物感兴趣，或者只是想找本书打发一下午，《鳗鱼的旅行》值得一读。它不会告诉你鳗鱼是什么——因为没人知道。它只会告诉你，鳗鱼有多神秘，以及人类为了破解这个谜，花了多少力气。

附录：读书笔记（摘录）

马尾藻海是一片没有陆地边界的海洋，它只是由四股强大的海流围起来的……500多万平方公里的马尾藻海就像在由海流封闭起来的圆圈里打转的一个温暖又缓慢的漩涡。进入这片海域的东西，要想出去就没有那么简单了。

如果因为外力被冲到其他地方，只要情况一允许，它们就会立刻返回自己所选择的住处。那些在实验中被捕获的鳗鱼被装上无线电发射器后，在距捕获地几公里远的地方被放生，可一两周之内它们就会准确地回到它们最初被捕获的地方。没有人确切地知道它们是如何找回家的。

亚里士多德建议：在干旱期去观察一个干涸的池塘。所有的水都被蒸发掉了，所有的淤泥和土都被晒干了，硬化了的池塘底部已经完全不存在生命了……但是当第一场雨降临时，当雨水缓缓地重新灌满池塘时，奇妙的事情发生了。一瞬间，池塘里又满是鳗鱼了。突然间，它们就在那里了。雨水赋予了它们存在。

在鳗鱼这个问题上，那些本来博学的人，在某种程度上却总是受到信仰的摆布。

有一种鱼，在全世界很多地方都比其他鱼更常见，我们每天都能在市场和餐桌上见到它们，尽管现代科学界花了那么多力气做了那么多实验，它们仍然能够使自己的繁殖、出生、死亡方式保持隐秘。鳗鱼问题存在的时间，跟自然科学的历史一样长。

遇到一条鳗鱼差不多就像遇到一个去过地球上最美丽、最遥远地方的人；我立刻就能看到一幅生动的景象，那是鳗鱼去过的神秘地方，是我——作为人类——永远无法造访的地方。

我们似乎被困在了一种“乌托邦僵局”中。

——选自 [瑞典] 帕特里克·斯文松《鳗鱼的旅行》

日本鳗鲡人工繁殖与基因组学研究综述

Thu, 28 Jun 2018 00:00:00 +0000

前阵子翻出这篇旧文，看了几行就有点坐不住了。

怎么说呢——那会儿的我，写文章像在完成任务。“具有重大的意义"几个字打出来，自己都不带眨眼的。「综述」写成这样，倒也不是没有先例。程老师当年就说过，本科生写论文，先学会"搭架子”，内容好不好先放一边，架子要像那么回事。于是我学会了用"随着……的发展"、“具有……的意义”、“为……提供理论依据"这种句式来填充段落。写的时候觉得自己还挺像回事，现在回头看，妥妥的学术八股。

不过话说回来，这篇文章倒也不是毫无可取（笑）之处。

第一，引用格式混乱。那会儿还不知道文献管理工具为何物，全靠手打。参考文献列表里期刊名、年份、卷期页码随时可能缺斤少两，现在看着都想给自己一拳。

第二，专业术语不统一。鳗鲡的性腺发育分期，一会儿用罗马数字，一会儿用阿拉伯数字，同一篇文章里出现了至少三种写法。HPG轴写成"下丘脑-脑垂体-性腺轴”，第一次见的人估计得愣半天。

第三，逻辑断层。最明显的是第三章讲基因组学，前面还在说鱼类的全基因组测序进展，突然跳到日本鳗鲡的转录组学研究意义，转折生硬得像两块没打磨的木头硬拼在一起。

第四，没有批判性思维。写综述嘛，总要评价一下前人工作的不足。但整篇文章读下来，几乎全是"XX研究表明"、“XX认为”，很少看到"然而该研究存在以下局限"、“相比之下，本研究……“这种主动出击的句子。倒不是想不到，纯粹是文献看多了，被带着走，没有自己的立场。

第五，结尾草草收场。每一章越写越短，最后一段写完，自己都觉得心虚——“日本鳗鲡相关功能基因的变化"这句话搁这儿摆了三行，像是在说” future work”（其实确实是）。

但我后来想想，也不用太苛责当时的自己。

那时候我刚学会查文献、读文献，能写成现在这样，已经超出了我的预期——至少格式上像个论文的样子，引用虽然乱但数量管够，内容虽然浅但覆盖面广。

更重要的是，这篇文章让我第一次真正接触到了学术写作。

写综述是训练逻辑思维的好方法——你得把别人的东西消化完，再用自己的话重新讲出来，还要讲得清楚、讲得有条理。这话我记到现在。

后来我走了生物信息的路，鳗鱼的事便没有继续。再后来听说老师回了台湾，实验室也散了。那些养在池子里的鳗鱼，大概也不知道曾有一群本科生为它们写过一篇"综述”。

有时候翻到这篇文章，会想起那段在专家办公室开组会、在小会议室看切片的日子。程老师总说，做研究要有耐心，要肯花时间。

我当时似懂非懂，现在回头看，那篇综述大概是我第一次体验到什么叫时间流逝飞快——写进去就出不来的感觉，忘了吃饭，忘了看手机，一抬头天都黑了。后来我自己回想，这也许是我觉得自己适合做科研的线索之一吧。

丑是丑了点，但也是我写的。

2021年冬

摘要

日本鳗鲡（Anguilla japonica）是东亚地区最重要的一种长距离降海洄游鱼类，是我国鳗鲡人工养殖的主要品种及开展人工繁殖技术研究的重要实验对象。日本鳗鲡具有特殊的生活史，养殖所用的鱼苗依赖于天然捕捞。然而近年来，鳗苗的资源状况持续波动，捕捞量总体上呈下降的趋势，因此研究日本鳗鲡人工繁殖技术非常重要。本文从雌雄鉴别、组织形态学、生理学、催熟催产、生态因子影响等方面，对我国关于鳗鲡繁殖研究进展进行了简单的回顾。综述表明，尽管日本鳗鲡人工繁殖研究已取得一定进展，但亲鱼性腺发育调控机制尚未完全阐明，催产成功率与苗种培育技术仍有待突破。此外，功能基因组学的发展为解决上述问题提供了新的思路，或将成为未来研究的重要方向。

关键词：日本鳗鲡；人工繁殖；功能基因组学

1. 日本鳗鲡

1.1 日本鳗鲡的遗传分类

日本鳗鲡（Anguilla japonica）是鳗鲡属（Anguilla）下的品种之一。与其他各物种一样，鳗鲡分类标准有形态学、细胞学、生化遗传学、分子遗传学等。在很长的时间内，国内外学者对鳗鲡的分类问题持有不同的意见，至今仍没有定论。到2007年为止，我国已定名并记载了8种鳗鲡，分别是日本鳗鲡（A. japonica）、花鳗鲡（A. marmorata）、中华鳗鲡（A. sinensis）、短头鳗鲡（A. breviceps）、疏斑鳗鲡（A. elphinstonei）、云纹鳗鲡（A. nebulosa）、乌耳鳗鲡（A. nigricans）和福州鳗鲡（A. foochowensis）¹，后来分布于台湾的双色鳗鲡（A. bicolor）也被补充记录入册，大多数学者对世界上总共有19种鳗鲡的观点较为认可。

欧洲鳗鲡和美洲鳗鲡分别生活在各自分布地区的淡水水域中，性成熟后都会降海洄游到大西洋中部的热带海域进行繁殖。据1986年Avise及其同事的研究发现，这两种亲缘关系相近、形态特征相似且产卵场所相同的鳗鲡之间存在着严格的生殖隔离²。这在鳗鲡分类问题的争议时期产生了巨大的轰动，地理隔离改变鳗鲡群体遗传结构影响种质分类受到了科学家们的关注。考虑到这一问题，我国研究者也做了关于不同水域日本鳗鲡群体遗传结构的研究，结果表明我国各水域日本鳗鲡群体出现分化，但遗传结构并未出现明显差别，不同地理群到达产卵地的时间不同可能是造成群体分化现象的原因，但并不会造成生殖隔离，这些群体仍属于同一物种³。解决鳗鲡的分类问题，对研究鳗鲡的繁殖具有重大的意义。

1.2 日本鳗鲡的生活史

日本鳗鲡是一种长距离降海洄游的鱼类，分布于日本至菲律宾间的西太平洋水域，产卵场位于菲律宾东部海域的马里亚纳群岛附近（约15°N，140°E）⁴。初生的仔鳗为透明的柳叶状幼体，称为柳叶鳗，以海雪为食。随洋流漂游到中国、日本大陆架沿岸后，变态为玻璃鳗，并在到达淡水生活水域前变态为线鳗，入河后变色为黄色鳗。发育到一定程度后，黄色鳗开始长距离的降海洄游，在这个过程中不断成熟，银化成为银色鳗。研究指出，鳗鲡在性成熟到下海繁殖的过程中不再摄食，因为产卵场距离遥远，生殖洄游需要消耗大量体力，由于人们没有发现过产完卵的亲鱼再返回到生长区的现象，所以认为鳗鲡在生殖后全部死亡，属于一次性繁殖鱼类⁵。然而，有实验室在进行的人工催产研究时，发现产卵后的亲鱼并不会死亡，而且还可以再次达到性成熟⁶，故认为日本鳗鲡一次繁殖的观点还有待探讨。

1.3 日本鳗鲡的资源概况

日本鳗鲡由于味道鲜美、肉多刺少的特点，深受国内外广大食客的喜爱。市面上的鳗鱼料理很少是由直接捕获的成鳗烹饪而成，大多食材是通过捕捞鳗苗并且养殖到一定大小的非野生养殖鳗。此外，人工养殖的鳗苗也全是依靠捕捞获得，亲本的人工繁殖至今没有取得较大突破。

据2018年初日本共同通信社的报道，濒危物种日本鳗鲡的鳗苗本季遭遇极度严重的鱼荒。日本国内外自2017年12月10日捕捞解禁开始，15天内的日本鳗鳗苗捕获量只有0.5公斤，约为去年43.4公斤捕获量的1%。如果鱼荒持续没有好转，本季鳗苗捕捞量很有可能创造历史新低，受到了鳗鲡产业关注。到2018年4月底，《日本养殖新闻》报道，除大阪渔期尚存以外，2018年度东亚地区鳗苗捕捞季正式结束。回顾本季鳗苗捕捞情况，台湾地区11月中旬率先开捕，然而苗影寥寥，开局不利。次年1月，中国大陆和日本也相继展开捕苗行动，苗情同样不乐观。2月下旬的黑夜大潮在一定程度缓解了苗情颓势，但海洋3、4月份苗获仍然持续不佳。虽然日本鳗苗的捕捞量在四月中旬已经超过了近几年最低的水平，但整个东亚地区的累积捕捞量大歉收的事实无法改变，该年度的鳗苗捕捞季最终悄无声息的惨淡收场，这势必将导致鳗鲡苗价居高不下。（数据来自中国水产养殖网）

科学家根据三维粒子跟踪方法，对北太平洋西部日本鳗鲡捕鱼量下降进行了深层的研究，发现了海洋环流近十年的变化对日本鳗鲡迁徙成功与否存在了一定的潜在影响，可能是造成鳗苗捕捞量持续不稳定性的重要原因⁷。由于鳗苗捕捞量的波动性，苗价高一直是日本鳗鲡养殖成本的主要方面，而其他鳗种的鳗苗抗病能力、生长速度，饲料转化率和育成率都远不如日本鳗鲡，不易养殖，苗价相对较低。本次大歉收敲响了早日攻克日本鳗鲡人工繁殖难题的警钟，也可能会在一定程度上刺激其他鳗种的养殖技术发展。

中国水产养殖进入产业化以来，人工养殖的鳗鲡品种以本土分布的日本鳗鲡和海外进口的欧洲鳗鲡为主¹。早在2014年，日本鳗鲡就被正式列入世界自然保护联盟（IUCN）的红色目录中，但对捕捞和食用日本鳗鲡还未有法律的明令禁止。2018年鳗苗大歉收，导致越来越多的业内人士呼吁将日本鳗鲡同欧洲鳗鲡一样，列入《华盛顿公约》（CITES）的附录二中加以保护。自2009年欧洲鳗鲡得到CITES的保护以来，中国的鳗鲡产业遭到了巨大的冲击。以前，中国鳗鲡产业依赖于进口欧洲鳗鲡幼苗，养殖到一定大小后出口日本或供国内消费。欧洲鳗鲡国际交易受到限制后，在我国也视为国家二级保护动物对待，于是中国地区分布最广的日本鳗鲡自然成为现在主要的养殖品种。

日本作为鳗鲡主要的消费大国，也是东亚地区鳗鲡产业重要的领导国之一，先后召开了日本鳗产地连总会，中日、台日鳗鱼贸易会，共同讨论2019年5月的华盛顿公约缔约国会议到来前的对策。我国也成立了中国鳗鲡现代产业论坛，并于2017年10月在厦门举办了鳗鲡产业科技创新联盟成立大会，邀请二十多位专家教授做了精彩的报告，为日本鳗鲡资源的保护和人工繁殖的研究提出了新方向。

2. 我国鳗鲡人工繁殖的研究进展

我国和日本从20世纪70年代开始鳗鲡人工繁殖的研究，并且在一些方面上取得了突破。2010年，日本水产综合研究中心（JFAR）宣告日本鳗鲡全人工繁殖成功⁸，对我国加快相关研究的进展产生了强烈的刺激。

2.1 雌雄鉴别

雌雄鉴别是鱼类生物学研究的重要内容，也是鱼类人工繁殖和增殖的关键技术之一。日本鳗鲡和大多数硬骨鱼类一样，非繁殖时期的雄鱼和雌鱼在外形上并没有直观可辨的差别，但精巢和卵巢的发育会造成第二性征的出现，两性异形现象在一些种类性成熟后仍然普遍存在。早在20世纪七八十年代，林鼎等就鳗鲡的雌雄鉴别提出了吻形差异的观点⁹，而松井魁发现在日本鳗鲡吻角的差异与性别有关，但吻形上没有差别¹⁰。在前面科学家的研究基础上，郭弘艺等，对长江口153尾银色鳗作了详细的形态学分析，建立了雌雄个体的判别模型，在性腺发育早期就能够找到一些鉴别雌雄个体的外形特征。统计分析结果表明长江口银色鳗的雌性个体比雄性更为丰满，体型较高，但眼较小，建立的判别方程正确率可达89%¹¹，不过这种方法在实际操作和应用中存在着测量记录和计算判别过程较为繁琐的问题。

2.2 性腺组织形态学观察

亲鱼的性腺组织发育是人工繁殖的物质基础，了解鱼类性腺发育到什么程度才能排精和产卵对人工繁殖至关重要，为进一步开展育苗技术的研究提供了参考依据。张洁明等总结了国内外水产科学前辈的经验教训，对人工催熟的日本鳗鲡性腺进行了系统的观察和研究¹²，结果与其他学者基本一致。他们将日本鳗鲡精巢发育可分为精原细胞前增殖期（Ⅰ）、精原细胞后增殖期（Ⅱ）、精母细胞生长期（Ⅲ）、精子出现期（Ⅳ）和精子成熟期（Ⅴ）5 个时相。因在下海鳗群体中未观察到第Ⅰ时相的卵巢，人工催熟日本鳗鲡的卵巢发育只有卵母细胞单层滤泡期（Ⅱ）、脂肪泡出现期（Ⅲ）、卵黄充满期（Ⅳ）和卵母细胞最后成熟期（Ⅴ）。按照作者的描述，日本鳗鲡性腺组织各时期性状特征与其他鱼类存在大量相似之处，有利于参照其他鱼类人工繁殖成功的案例开展相关研究。

2.3 生殖生理研究

鳗鲡性成熟过程中，最受学者关注的是其生殖内分泌系统的下丘脑-脑垂体-性腺轴（Hypothalamus-Pituitary-Gonad，HPG）。HPG又称生殖内分泌轴，各部分激素水平、细胞形态、生化成分等的变化，以及外源激素如何对其造成影响是学者们研究的热点⁸。蒋天宝等使用鲤鱼垂体和HCG对雌性日本鳗鲡进行诱导催熟，对6项血清生化指标（血清总蛋白、血清甘油三脂、血清胆固醇、血糖、血钙和血清无机磷）进行了测定分析，结果表明血清中的钙和磷与鳗鲡的GSI具有显著的相关性，或成为判断发育程度的新指标和新方法¹³。然而，人工养殖成熟和自然生长下海的日本鳗鲡的血清生化成分上可能会有所差别，至今没有相关的进一步研究发表。

2.4 催熟催产

外源激素是诱导日本鳗鲡性成熟的常用和必要方法，鳗鲡下海后性腺才会逐渐成熟，在人工培育条件下，如果没有使用外源激素进行诱导，其性腺无法继续发育，并到达能够排精、产卵的程度。国内常用的鱼类催情剂有：鱼类脑垂体匀浆液（常用鲑鱼和鲤鱼脑垂体）、GnRH类似物（如LHRH-A等）、人工合成或提纯的促性腺激素制品（如人绒毛膜促性腺激素HCG等）、类固醇激素（如睾丸激素）等⁸。柳凌等对不同激素的作用效果进行了研究，结果显示HCG效果最佳，故成为了鳗鲡人工催熟中的首选¹⁴。催熟催产的过程除了受环境因子影响外，注射时间、剂量和次数、针距等，与催情剂的效果、产卵和卵子质量都有关系。为探究出最合适的注射方法，邓岳松，林浩然等进行了大量的研究¹⁵，其结果成为后辈学者实验重要的参考依据。

2.5 繁育生态因子的研究

东亚地区日本鳗鲡洄游到达马里亚纳群岛的产卵场需要经过2000海里以上，因为距离遥远，从产卵场的生态入手开展研究的难度较大，关于日本鳗鲡对野外环境要求的了解仍然不够，产卵场的海水条件是否影响亲鱼繁殖和幼体生存的问题也是科学家们的研究内容。我国学者在实验室条件下，对底质颜色、光照强度、温度等进行了控制，探究了日本鳗鲡幼体对这些环境因子的选择¹⁶。除此之外，盐度也可能是关键的影响因子，探究盐度影响人工养殖日本鳗鲡性腺发育的机制，以及渗透压调节机制对高渗环境的响应¹⁷¹⁸，为使用海水进行日本鳗鲡培育提供重要的理论依据。

3. 功能基因组学

3.1 鱼类功能基因组学

随着测序技术的发展和成熟，测序的成本越来越低，各种生物的基因组测序工作也越来越普遍。鱼类是脊椎动物中最繁盛的群体，在生态保护中起着重要作用，是自然界生物多样性的一个重要组成部分。同时，鱼类也是效率最高的优质动物蛋白来源，具有极大的经济价值和医学价值。借助鱼类基因组学，开展鱼类起源、进化、生殖、发育、性别分化和免疫等问题的研究，有助于分子育种技术发展，培育抗病、高产、优质良种，使科研能够更好地应对疾病防控、海洋食品安全和生物多样性保护等带来的诸多问题。