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神秘的側線系統：古老魚類是如何演化出這一驚人感官的？
側線系統，也稱為側線器官，是發現於魚類中的一種感官系統，能夠檢測周圍水中的運動、振動和壓力梯度。這一感官能力是通過改造的上皮細胞，即毛細胞實現的，這些毛細胞對由運動引起的位移作出反應，並通過興奮性突觸將這些信號轉換為電信號。側線系統在魚類的學群行為、捕食和定位中扮演著重要角色。
側線系統是一種古老且基本的感官系統，可以追溯到超過四億年前的魚類。
功能
側線系統使魚類能夠檢測水中周圍的運動、振動和壓力梯度，這對於定位、捕食和魚群行為至關重要。這一系統提供了空間感知能力，使魚類能夠在視力不佳的環境中導航和捕獵。研究表明，側線系統應該是一種有效的被動感應系統，能夠根據潛在障礙物的形狀進行區分。
例如，盲目的捕食魚類仍然能夠捕獲獵物，但當側線功能受到鈷離子的抑制時，這一能力會被削弱。側線系統還在魚類的學群行為中發揮作用。即使是失去視力的魚類，仍然能夠融入魚群之中，而被切斷側線的魚卻無法做到。此外，這一系統可能進一步演化，使魚類能夠在黑暗的洞穴中覓食。在墨西哥盲洞魚中，眼睛周圍的神經節比生活在水面的魚靈敏度更高。
學群的功能可能在於使捕食魚類的側線系統混淆，因為許多緊密游動的魚類共同產生的壓力梯度會覆蓋單一獵物魚所產生的簡單模式。
解剖
側線通常在魚的身體兩側顯示為淡淡的孔狀線條。側線的功能單位是神經枝，這些是能夠感知水中運動的機械感受器。側線系統中的神經枝主要分為兩類：管神經枝和表面神經枝。表面神經枝位於身體表面，而管神經枝則位於皮下的液體填充管道中。
每個神經枝由感受性毛細胞組成，這些毛細胞的頂端被柔軟的類膠質囊泡覆蓋。毛細胞通常具有穩定的谷氨酸能傳入連接和膽鹼能傳出連接。這些感受性毛細胞都是改造過的上皮細胞，通常擁有40到50根微絨毛，這些微絨毛作為機械感受器的功能單元，彼此的長度呈階梯狀分布。
信號轉導
毛細胞受刺激時，其毛絨束會朝向最高的毛絨移動，導致陽離子通過機械門控通道進入，進而引致去極化或超極化反應。去極化會打開基膜中的鈣通道。毛細胞利用率編碼系統來傳遞刺激的方向感。透過水中傳遞機械運動到神經枝，類膠質的彎曲使髮束隨著刺激的強度移動。
朝長毛的偏轉會引致毛細胞去極化，增加神經傳遞物質在興奮性傳入連接處的釋放速率；而朝短毛的偏轉則會引致超極化，進而減少神經傳遞物質的釋放。這些電信號通過側線傳入神經元傳遞到大腦。
電生理學
側線結構中的機械感受性毛細胞也通過其神經傳入和傳出連接整合進更複雜的電路中。參與機械信息轉導的突觸是興奮性傳入連接，使用谷氨酸。不同物種在其神經枝和傳入連接至毛細胞的數量上存在差異，從而提供不同的機械感受性特性。
進化
機械感知毛細胞功能上與聽覺和前庭系統中的毛細胞同源，顯示這些系統之間的密切聯繫。由於多種功能的重疊以及結構和發展的相似性，側線系統和魚內耳常被統稱為八側系統。側線系統能夠在100赫茲以下檢測粒子速度和加速度，而聽覺系統則可探測超過100赫茲的壓力波動。側線系統的古老性表明它在脊椎動物一起共同的祖先中即存在。
隨著時間的演變，側線的神秘感知系統依然受到生物學家的密切關注，這不僅揭示了魚類的生存智慧，也讓我們對於感官系統的演進更加好奇。你認為這一驚人的系統如何影響了魚類的生存和繁衍策略呢?
