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鱼会感觉到痛吗?鱼有思想吗?

汪诘 科学有故事 2020-02-06

>> 本期内容改编自"未读”的科普书《鱼什么都知道》,作者是美国知名动物行为学家乔纳森·巴尔科姆,本节目的播出已经获得了“未读”的授权,在此表示感谢。



01:鱼会被视错觉图片欺骗吗?

02:鱼儿们的听觉、嗅觉和味觉都远超你的想象


今天这期我们要来探讨鱼是否也有意识和思想。为了说明这个问题,我们先从一个基本的问题开始讲起,那就是,鱼是否有痛觉呢?


在这里,我们要区分对疼痛作出生理反应和痛觉的区别。有些动物即使没有感觉到疼痛也会做出躲避的行为,这属于单纯的条件反射,是神经和肌肉活动导致的身体动作,没有意识的参与。放在人身上,彻底丧失了意识的深度植物人,也会有一些基本的身体反应,比如抖抖手、转转眼睛,但他们其实没有意识,感觉不到疼痛。


鱼会对疼痛做出生理反应,这一点毋庸置疑,你用棍子去戳鱼缸中的鱼,它肯定会逃。但是,鱼到底有没有痛觉意识呢?有些人认为,鱼既然是一种脊椎动物,身体的结构和哺乳动物一样,其中最关键的一点就是它有着由脑控制的外围神经系统。对鱼来说,探测周围的危险,通过疼痛感让自己记住受到的伤害,进而避免这些伤害,是符合演化理论的。


但美国宾夕法尼亚州立大学的罗斯教授却认为,这都是人的臆断。他发表了一篇论文,名字是“鱼能否真的感觉到疼?”。他在论文中抛出了自己的观点,他认为鱼类是无意识的,也就是说,鱼类察觉不到任何事物,没有感觉,不会思考,甚至也看不到东西。他表示,疼痛是一种意识体验,所以鱼当然不可能感觉到疼痛。


罗斯认为一个名为“皮层中心论”的理论支持了他的看法。这个理论说如果一个动物有着和人类一样能感觉到痛的能力,那么这种动物必须有新皮质,也就是脑部像西兰花一样有沟有回的部分。新皮质(neocortex)一词在拉丁语中表示“新树皮”。新皮质之所以“新”,是因为这一层灰质是脊椎动物大脑中最晚演化出的部分,只有哺乳动物的脑中才有。



但这个理论存在明显的反例,那就是鸟类。鸟类并没有新皮质,但人们普遍认为鸟是有意识的,因为鸟类具有很多种需要认知能力的技能,比如制造工具(像是喜鹊用树枝筑巢),还有根据位置的特点来认路,黄昏时还能发出叫声呼唤幼鸟回巢。


但赞成鱼没有痛觉也没有意识的这一派还有个很有利的证据,鱼类生物学家琼斯在一本写给鲈鱼垂钓者的书中写到,被捕获然后又被放走的鲈鱼,会在当天或第二天回到同一个地方咬钩子,有时还不止咬一次。这难道不是说明鱼没有意识到疼痛吗?不过琼斯的这个说法没有得到过研究的证实。


倒是有一项研究表明,鱼类如果被鱼钩和鱼线捕获,要经过相当长的时间才能恢复正常的活动。鲤鱼上钩一次,第二次咬钩得在三年后。针对大口黑鲈鱼的一系列实验也表明,这种鱼很快就能够学会躲避鱼钩,并能够坚持半年不上当。


至于为什么有些鱼反复上钩,研究鱼类认知及行为的卡勒姆·布朗表示,纯粹是因为它们需要吃东西啊!对于鱼类来说,生活的不确定性太大了,真的是有可能被活活饿死的,所以它们绝不会放过任何饱餐的机会。很多鱼即使吃饱了也还是会继续咬钩子。布朗说,试想一下,你如果饿到前胸贴后背,再不吃东西可能要挂了的时候,有人不断往你的汉堡里塞鱼钩,十个汉堡里有一个会让你鲜血淋漓,那你为了不饿死,也只能冒险了。



挪威兽医学院的诺德格林和斯坦福大学的加纳用做实验的方法,来研究金鱼的疼痛。他们在 16 条金鱼的身上固定了铝箔做成的小型加热器,然后慢慢给加热器升温。其中一半金鱼注射了吗啡,另一半只注射了生理盐水。研究人员相信,如果金鱼能够感到疼痛,那么注射了吗啡的金鱼能在做出反应前承受更高的温度。


然而实验结果却和研究人员想的不一样。两组金鱼都表现出了正常的疼痛反应。它们开始扭动身体,而且做出反应时所感受到的温度也是相同的。但是,把它们放回到水箱中半小时后再进行观察时,两组鱼表现出了不同的行为。注射了吗啡的金鱼会正常地四处游动,而注射了生理盐水的金鱼则会出现更多的逃跑反应。


Photo by zhengtao tang on Unsplash

这项研究说明,鱼既可以感受到伤害刺激导致的最初的尖锐疼痛,也可以感受到随后出现的持续性疼痛。这种反应就像我们的手碰到发烫的炉子,一开始条件反射,把手抽回来,大脑基本一片空白,大概一秒钟后,我们才会真正感受到疼痛的冲击。之后,我们就吃一堑长一智了,痛感让我们避免再犯傻。


值得一提的是,刚才提到的实验装置配备了温度传感器和保险开关,研究人员可以及时关掉加热器,不至于造成金鱼的灼伤,科研人员还是很有人道精神的。


现在已经有不少兽医学机构支持鱼类有痛感的观点。2012 年,一群权威科学家聚集在剑桥大学,讨论当时科学界对动物意识的理解。经过一天的讨论,他们共同起草签署了《意识宣言》,这份宣言是对皮层中心论的明确反驳。宣言中提到:在生物演化的历程中,主导注意力、睡眠及决策方面的行为及电生理反应的神经回路,早在无脊椎动物阶段中的昆虫和头足纲软体动物(比如章鱼)中就已经存在了;不能仅仅凭动物没有新皮质就判断它不会经历情感状态。


而更加明确发表鱼类痛觉问题看法的当属美国兽医师协会了。它在自己发布的《2013年动物安乐死指南》中提到:有实验表明,鱼类受到伤害刺激时,前脑和中脑会产生明显的脑电活动,这一结果推翻了鱼类对疼痛刺激的反应仅仅是条件反射的观点;现有大量证据都表明,鱼类和陆生脊椎动物一样,会尽量避免受到疼痛的折磨。


上面这些结论有没有给鱼类的痛觉和意识之争画上句号呢?并没有。有人提出,科学家们的研究只证明了少数几种鱼类具有痛感,并不能说明大多数鱼也有疼痛意识。


这种质疑你无法说他有什么不对,部分确实不能代替整体。但如果我们要考虑的是哪种可能性更大的话,就好比你不得不参加一个赌局,你必须做出一个选择,否则就会倒霉,我想大多数人还是会选择至少有部分证据的结论。


科学研究往往就是在不断地给一个命题增加可信度,很可能我们永远也无法达到 100% 可信的程度,比如在高能物理领域,都是讲置信度的的概念。现在既然证明了部分鱼类具有疼痛意识,那么,这就给大多数鱼类具有疼痛意识这个命题增加了可信度。因此,在很多问题上,科学思维让我们考虑的都是概率问题,而不是是非对错问题。这种思维让我们在对待日常生活中的各种抉择时,是相当有用的,理性的选择就是站在概率更高的这一边,哪怕你明知道它不是百分百的正确,但它是最好的选择。


我们再来谈另外一个更重要的话题,鱼类是否有思想呢?


随着时间的流逝,演化会让动物精通那些对自己来说最重要的事。快速行动对某些动物来说是最重要的,所以黑猩猩善于攀爬,猎豹跑得飞快,袋鼠跳跃无敌。而如果让菲尔普斯和旗鱼比赛,菲尔普斯还没来得及换气,旗鱼已经游到 100 米开外了。在生理上,自然选择机制会让更适合生存的基因不断地传递下去,在心智上,其实也是择优传递。


大自然给人和其他动物都设置了智力题。如果解决这个问题会带来巨大的生存优势,那么经过一段时间,可长可短,生物就会对这个问题有认知能力。现代的认知生态学认为,智慧是由动物日常生活所面临的种种生存需求塑造出来的。所以,有些鸟儿能记住上万个它们埋藏果实的地点,会打洞的啮齿类动物能够在两天之内将地下迷宫了然于心,鳄鱼能够镇定地顶着树枝来到苍鹭筑巢的下方,趁它俯冲下来收集建筑材料时猛冲过去。


你是不是觉得比起这些动物的本领,鱼儿看上去就稍逊一筹了呢?其实,鱼儿很聪明,它们并不只会觅食,而且还会躲避危险,方法就是跳龙门。


深虾虎鱼的例子或许能说明鱼类的智力水平。这是一种生活在大西洋东西两岸潮间带的鱼类。退潮的时候,深虾虎鱼喜欢待在靠近海岸的地方,躲在单独的温暖的水洼里,这里有不少美味的食物。可是有利就有弊,出来觅食的它们可能碰上章鱼或苍鹭,这时候,就得拼命逃跑了。速度慢点,就成为了别人的盘中餐。但一条小小的鱼能躲到哪里去呢?你别说,它真够聪明的,它会跳到旁边的水洼里。而且一跳一个准,它们不会跳到岩石上,被活活晒死。有人分析,深虾虎鱼能趁着满潮时一边游泳一边记住潮间带的地势。低洼地质的分布,它们烂熟于心,因为这些地方会在退潮后形成水洼。


图:深虾虎鱼


已故的美国自然历史博物馆的生物学家莱斯特·阿伦森证明了,深虾虎鱼有认路的能力。他在自己的实验室里做了一块人造礁石。接着,他准备了一根棍子戳这些水洼,这会让鱼觉得是捕食者来了,于是鱼儿就会跳起来。如果一条鱼有机会在实验室的人工满潮期游来游去,那么它就有 97% 的概率跳到一个安全的水洼中。而没有经历过满潮的无知的小鱼,成功率只有 15%,跟随便乱跳没有什么区别。阿伦森的推算是,只要经历一个满潮学习期,深虾虎鱼就能在 40 天的时间里记住逃生路线。


深虾虎鱼的例子不仅说明了鱼会自己创造躲避危险的方法,还说明了鱼的记忆力很不错,说鱼的记忆只有7秒的可以歇歇了。那么,鱼的记忆能有多长呢?不列颠哥伦比亚大学的生物学教授托尼·皮彻多年以前在教授动物行为学时曾经做过一个课堂研究。


当时学生们正在研究金鱼的彩色视觉。每条鱼都有一根颜色有着细微差别的喂食管,实验证明了金鱼有着良好的彩色视觉。实验过后,这些金鱼就被放回到水族箱里了。本来,这事情到这里也就结束了。碰巧的是,第二年,其中一些金鱼跟其他一些没有参加过这个实验的金鱼混在了一起,又参加了相同的实验。当这些老选手被放在实验环境中的时候,它们很快就会对准之前的管子上去找吃的,显然,它们还记得去年实验中的细节,包括管子的确切颜色和位置。


之所以很多人会以为鱼只有 7 秒的记忆,源于几年前一段流传很广的心灵鸡汤,是这样说的:鱼的记忆只有 7 秒,7秒之后它就不会记得曾经的事情了,所有的一切又都会变成崭新的开始;所以,鱼儿永远都会兴致勃勃,永远都不会觉得无聊;有时候,我们应该像鱼一样,学会将一切都遗忘。


其实,他最后说的观点倒也不能说完全错误,遗忘痛苦确实是人的一种自我保护机制。但是我始终坚持,表达任何一个观点,不能建立在虚假事实上,哪怕最终的结论再正确,如果论据是虚构的,都不是一个好论证。同样的道理,用谎言打击谣言也是我非常反对的。在面对转基因和中医这样有争议的话题时,我们尤其不能用谎言去打击谣言。


长久以来,人类都认为自己是唯一会使用工具的物种。后来,珍妮·古道尔上世纪中叶在非洲发现了黑猩猩会用干树枝捅蚂蚁洞来抓蚂蚁吃,打破了人类的优越感。而发现鱼也会使用工具的是加州大学圣克鲁兹分校的演化生物学教授贝尔纳迪。他是第一个拍摄到鱼会使用工具的科学家,时间是在 2011 年。在这段影片中,我们可以看到一条鞍斑猪齿鱼把蛤蜊带到了一块大岩石的下面,然后用嘴把贝壳往岩石上砸,砸了若干次,终于成功了,可以吃到里面的蛤蜊了。注意哦,这条猪齿鱼游到一半的时候,还停下来试了试沙子上另一块小一点的岩石好不好用。它漫不经心地试着扔了几下,然后继续赶路,似乎是觉得这块石头并不值得自己浪费时间。这就是对工具的测试,里面肯定包含着鱼的思考过程 。点击下方视频即可观看



即便这条特殊的猪齿鱼就像霍金那么稀有,它的行为同样值得我们发出赞叹。不过也有顽固的怀疑论者提出,这种行为并不是真正的使用工具,因为它没有用一个物体去控制另一个物体,和我们用斧头劈开木头或者黑猩猩用树枝抓取白蚁并不一样。


和猪齿鱼利用水冲走沙子一样,射水鱼也会借助水来觅食。射水鱼是一种生活在热带水域中、长约 10 厘米的鱼类,身体是银色的,两侧长了一排漂亮的黑斑。它们主要分布在河口、红树林以及溪流水域中。它们可以用舌头抵住上颚凹槽后突然收缩喉部和口部,这样就能快速喷射出高达 3 米的水柱。射水鱼会埋伏在甲虫或者蚱蜢栖息的叶片之下的死水中,从 1 米以外喷水射击,有些鱼的命中率几乎是百分之百。


图:射水鱼


为什么能百发百中呢?高速视频记录显示,射水鱼会根据飞行猎物的速度和位置采取不同的策略。具体来说,就是根据昆虫的飞行速度调整喷水的运动轨迹。如果昆虫飞得快,射水鱼就会朝昆虫前方瞄准。如果目标飞得低,通常距离水面不到 18 厘米,它们就会采取“转身发射”的策略。也就是水平旋转身体,匹配目标猎物的横向运动轨迹,从而让喷射水流能够“跟踪”目标在空中的运动路径。这种技术恐怕连橄榄球四分卫都会佩服不已。


有一种说法你可以听一下,自己决定一下是否要相信。射水鱼能根据光在水和空气交界面发生折射所产生的视觉错位,来调整射击,判断猎物的大小以及自己与猎物的相对位置。总结出规律后,它们就能从不熟悉的角度和距离判断猎物的实际大小。


比射水鱼更厉害的是一种叫狗脂鲤的鱼。狗脂鲤生活在非洲淡水水域,包括几个种类,最大的一种能有 130 斤重。它表面覆盖着银色的鳞片,身体两侧有水平条纹,口中还有几排巨大的、尖利的牙齿。当地人声称看见过狗脂鲤抓燕子吃的场景。本来这只是个传闻,不过 2014 年 1 月,科学家在南非林波波省叙罗达水库的人工湖上,用影像记录下了这一幕,三只家燕掠过水面,一条狗脂鲤一跃而出,在半空中将其中一只咬了下来。


图:狗脂鲤


其实,捕食燕子并不是偶然现象。研究人员指出,每天会发生 20 多起类似事件。他们在当地的调查持续了半个月,差不多有 300 多只燕子去见了上帝。想想看,燕子素来都是以灵活著称的,正所谓“身轻如燕”,飞行速度也不算慢,差不多有每小时 30 公里,它们甚至可以在飞行过程中捕食昆虫。你能想象一条没脑子的鱼能成功抓住飞行中的燕子吗?如果没有事先盘算好,就算是一百万次满怀希望地跃出水面,也未必能抓住一只燕子。


要知道,鱼儿抓住燕子的难度堪比人类攀登珠穆朗玛。即使狗脂鲤紧贴着水面,在燕子靠近时笔直起跳,就像鲨鱼跃出水面抓海豹那样,它也抓不住燕子,因为它冲到空中的时候,燕子早就飞走了。根据视频显示,狗脂鲤并不是垂直起跳的。相反,狗脂鲤是从燕子正后方以极快的速度起跳,并在落回水中之前追上了燕子。


我想说到这里,我们几乎可以断定,某些鱼类具有意识和思想,但是不是所有的鱼类都有,这还值得商榷。从今天开始,如果谁再说鱼是非常低级的动物形式,我们有了足够的证据去辩驳。但,好吧,我还是会继续吃鱼的,你呢?


科学有故事,咱们下期接着聊。


本期封面图片来自:

Photo by Chevanon Photography from Pexels



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