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神秘的侧线系统：古老鱼类是如何演化出这一惊人感官的？
侧线系统，也称为侧线器官，是发现于鱼类中的一种感官系统，能够检测周围水中的运动、振动和压力梯度。这一感官能力是通过改造的上皮细胞，即毛细胞实现的，这些毛细胞对由运动引起的位移作出反应，并通过兴奋性突触将这些信号转换为电信号。侧线系统在鱼类的学群行为、捕食和定位中扮演着重要角色。
侧线系统是一种古老且基本的感官系统，可以追溯到超过四亿年前的鱼类。
功能
侧线系统使鱼类能够检测水中周围的运动、振动和压力梯度，这对于定位、捕食和鱼群行为至关重要。这一系统提供了空间感知能力，使鱼类能够在视力不佳的环境中导航和捕猎。研究表明，侧线系统应该是一种有效的被动感应系统，能够根据潜在障碍物的形状进行区分。
例如，盲目的捕食鱼类仍然能够捕获猎物，但当侧线功能受到钴离子的抑制时，这一能力会被削弱。侧线系统还在鱼类的学群行为中发挥作用。即使是失去视力的鱼类，仍然能够融入鱼群之中，而被切断侧线的鱼却无法做到。此外，这一系统可能进一步演化，使鱼类能够在黑暗的洞穴中觅食。在墨西哥盲洞鱼中，眼睛周围的神经节比生活在水面的鱼灵敏度更高。
学群的功能可能在于使捕食鱼类的侧线系统混淆，因为许多紧密游动的鱼类共同产生的压力梯度会覆盖单一猎物鱼所产生的简单模式。
解剖
侧线通常在鱼的身体两侧显示为淡淡的孔状线条。侧线的功能单位是神经枝，这些是能够感知水中运动的机械感受器。侧线系统中的神经枝主要分为两类：管神经枝和表面神经枝。表面神经枝位于身体表面，而管神经枝则位于皮下的液体填充管道中。
每个神经枝由感受性毛细胞组成，这些毛细胞的顶端被柔软的类胶质囊泡覆盖。毛细胞通常具有稳定的谷氨酸能传入连接和胆碱能传出连接。这些感受性毛细胞都是改造过的上皮细胞，通常拥有40到50根微绒毛，这些微绒毛作为机械感受器的功能单元，彼此的长度呈阶梯状分布。
信号转导
毛细胞受刺激时，其毛绒束会朝向最高的毛绒移动，导致阳离子通过机械门控通道进入，进而引致去极化或超极化反应。去极化会打开基膜中的钙通道。毛细胞利用率编码系统来传递刺激的方向感。透过水中传递机械运动到神经枝，类胶质的弯曲使发束随着刺激的强度移动。
朝长毛的偏转会引致毛细胞去极化，增加神经传递物质在兴奋性传入连接处的释放速率；而朝短毛的偏转则会引致超极化，进而减少神经传递物质的释放。这些电信号通过侧线传入神经元传递到大脑。
电生理学
侧线结构中的机械感受性毛细胞也通过其神经传入和传出连接整合进更复杂的电路中。参与机械信息转导的突触是兴奋性传入连接，使用谷氨酸。不同物种在其神经枝和传入连接至毛细胞的数量上存在差异，从而提供不同的机械感受性特性。
进化
机械感知毛细胞功能上与听觉和前庭系统中的毛细胞同源，显示这些系统之间的密切联系。由于多种功能的重叠以及结构和发展的相似性，侧线系统和鱼内耳常被统称为八侧系统。侧线系统能够在100赫兹以下检测粒子速度和加速度，而听觉系统则可探测超过100赫兹的压力波动。侧线系统的古老性表明它在脊椎动物一起共同的祖先中即存在。
随着时间的演变，侧线的神秘感知系统依然受到生物学家的密切关注，这不仅揭示了鱼类的生存智慧，也让我们对于感官系统的演进更加好奇。你认为这一惊人的系统如何影响了鱼类的生存和繁衍策略呢?
