几年前,我在美国华盛顿大学生物系的布鲁斯·卡尔森教授的实验室实习时,实验室里的博士后小桥常彦总是如此介绍自己的研究:“我研究的问题是... ...” 沉默片刻后,他接着说,“演讲过程中停顿的作用。” 我们说话的时候经常会通过刻意停顿来吸引听众的注意力。一个句子中间的片刻沉默仿佛在提示:“重要的部分要来了,请注意听好了!” 但是,据我所知,小桥是一位鱼类研究者。
他在日本读博士时研究金鱼,来美国之后研究的是一种会放电的鱼。
确实,他养的鱼会说话,但是是通过电波,也就是放电,来互相交流。说到会放电的鱼,我们通常会想到能把牛电晕的电鳗和电鳐。这些可怕的鱼类通过释放几百伏高压电来捕食和防御,可以说在自然界无可匹敌。而在实验室研究的电鱼则被称为弱电鱼。它们放出的电压通常不到一伏,不具有杀伤能力,只是用来感知环境和与同类交流。
记得第一天到实验室的时候,卡尔森教授就把我领到他们的鱼缸前。他把一根连着音箱的电线放进鱼缸里。这时音箱里就传来“嗒嗒,嗒嗒,嗒嗒嗒嗒……”的声音,就像谍战片里发报机的摩斯电码声。当电线的一头越靠近鱼的时候,音箱里的“嗒嗒”声就越响;当对准另外一条鱼的时候,音箱里的“嗒嗒”声就变了一种节奏。这是一种来自非洲尼日尔河流域的象鼻鱼科鱼类,它们正在水中发射电脉冲来和同类交谈。
动物可以感受环境的电场,这种能力在自然界中并不罕见。七鳃鳗、鲨鱼、硬骨鱼、蝾螈,甚至是哺乳动物里的鸭嘴兽和海豚,大部分的水生动物都具备这种能力。每当动物运动的时候,肌肉收缩会伴随着肌肉电的产生。因为水可以导电,通过感受其他动物靠近时发出的肌肉电,水生动物可以发现隐蔽在黑暗中的猎物或者天敌。
电鱼除了通过放电来感知环境之外,也可以通过放电来与同类交流。前面我们说到,放电来感知环境的时候,电鱼要想办法排除来自同类产生的电波的干扰。而如果电鱼通过放电来和同类交流,就要反过来要排除自己放出电波对接听到对方发来的电波所产生的干扰。
回到演讲话题。非洲电鱼通过电脉冲来交流,他们的“语言”是什么样的呢?不同物种的电鱼的电脉冲的波形各不相同。同一个物种的不同个体的电脉冲的波形也略有不同。所以电脉冲的波形是身份的标识,电鱼可以通过它来认出对方是谁。我们一开始提到的小桥同学最近在《当代生物学》发表了他关于电鱼“演讲”中的停顿技巧的研究成果。
他发现平常电鱼“自言自语”的时候语速还挺快,像个连珠炮,通常每个电脉冲之间间隔10到500微秒不等。但如果有两只电鱼在一起时候,也就是有“听众”的时候,它们之中偶尔有一只说着说着就停下来沉默一两秒钟。研究人员还用水里的电极人为发出电脉冲来模拟另外一只电鱼的“嗒嗒嗒嗒嗒嗒”,然后看电鱼的反应。他们发现,当两段的快速“嗒嗒嗒嗒嗒嗒”中间间隔个两秒以上的时候,电鱼的回话最为积极。