娜塔莉·索平卡采访

这张图里是什么种类的鱼?

这是一个三维体绘制的微计算机断层扫描(CT)的鳞头斯库宾骨架。计算机断层扫描通常被用作医学上的诊断工具，但它在研究动物生物学方面也非常有用。显微ct扫描的分辨率远高于人类的医学扫描，使显微ct成为可视化和测量小动物结构的最佳方法之一(图中的鱼只有8厘米长)。使用OsiriX软件进行可视化扫描，颜色越浅表示组织密度越高。

通过这种类型的成像揭示了什么信息?

微型ct可用于可视化和量化解剖学的许多不同方面。例如，在这项研究中，我用3D测量了单个骨骼的尺寸。因为CT扫描依赖于x射线，像骨头这样密度更大的物质表现得最好。你可以使用不同的染色技术来可视化软结构(例如，肌肉、器官和血管)，但我的博士论文主要关注骨骼。

这张照片是怎么产生的?

标本由康奈尔大学生物技术资源中心成像设备的马克·里奇奥扫描。我们使用了Xradia Versa XRM-520 CT扫描仪，它可以产生极高的对比度和高分辨率的断层扫描。我在星期五港实验室收集了这条鱼，作为我和康奈尔大学威利·贝米斯的论文的一部分。我保存了这条鱼，并将其运回康奈尔大学脊椎动物博物馆永久保存。到了扫描鱼的时候，我们把它放在塑料袋里，用25 μm的体素大小(分辨率)进行扫描。扫描花了大约两个小时。然后，我测量了不同的骨骼，并使用OsiriX软件创建了这张3D体积图像。本项目由美国国家科学基金会博士论文改进基金资助完成。该图像的数据可通过开放科学框架(osf.io/f56kn)下载。华盛顿大学和星期五港实验室的教授亚当·萨默斯(Adam Summers)正在这个网站上托管(并鼓励其他人托管)CT数据集，以便为鱼类的CT扫描创建一个开放访问的存储库。

你想从这些CT扫描中找到什么?

在我的论文中，我研究了鱼类鳃通气系统的进化。鱼类通过循环扩张和收缩它们的嘴和鳃室，将水从嘴吸入，然后从鳃口排出。因为鱼类也用它们的嘴来进食，我对研究鱼类头骨的哪些结构对进食和通气的进化压力有反应很感兴趣。这需要从具有相似栖息地和饮食的密切相关的鱼类中获得深入的形态学数据。我们扫描了20种雕刻鱼及其近亲进行分析。

是什么吸引你去研究鱼鳃，而不是其他身体部位?

我真的很喜欢鱼鳃通气的复杂性。我并没有专门为我的论文研究鳃(尽管我现在作为博士后研究它们)。相反，我研究的是将水抽过鳃的结构。事实证明，构成鳃室的骨骼——鳃盖和鳃骨射线——在鱼类中是高度不同的。例如，在这张图片中，你可以看到7条纤细的鳃鳃射线在下颌下方和后面，但鱼类的鳃鳃射线可以从0条(例如望远镜鱼)到30多对(例如一些蛇鳗物种)不等。当你考虑到鱼类的下颚和多骨舌也参与呼吸泵时，事情很快就变得复杂起来。鱼类利用所有这些结构来控制头部的水压，在产生正压和负压之间交替。动物生物学中很少有比鱼类鳃通气更复杂的功能系统，但对其进化多样性的研究很少。这使得它成为一个值得研究的迷人系统!

你最喜欢哪种鱼的鳃形态?

到目前为止，我最喜欢的物种是鹅鱼Lophius也．我在浅滩海洋实验室研究了鹅鱼的呼吸行为(Farina和Bemis，在出版中)。我认为鹅鱼的呼吸周期是所有鱼类中最慢的，一次呼吸需要1-3分钟。如果你在水族馆里看到鹅鱼，仔细观察几分钟。最后，你会看到它们张开鳃口(位于大胸鳍后面——实际上是它们的腋窝)，呼出一大股水。它们呼吸如此缓慢是因为它们巨大的鳃室和久坐不动的生活方式。他们是底层居民，就像雕塑一样，但他们把它发挥到了极致。

参考

法里纳，F. C.和W. E.贝米斯。在出版社。鹅鱼鳃通气功能形态，Lophius也(Lophiiformes:鲩鲸科)。动物学。doi: 10.1016 / j.zool.2016.01.006。

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