鱼应该不会口渴,口渴的神经机制应该是脊椎动物向陆地进化过程中产生的。
口渴被定义为有意识的感觉需要喝水并出现喝水动机的现象。
当我们的身体缺水时,身体会发生很多变化,比如血量减少,导致血压变化。体内盐和其他矿物质的相对浓度会增加。在过去几十年的研究中表明,人类大脑中有一个部位负责引导口渴反应,叫做终板,终板内的脑细胞可以感知身体缺水情况并驱使动物寻找或避开水。[1]
在哺乳动物等陆生动物中,口渴并寻找水的意识和动机都是在下丘脑区域产生的。其他脊椎动物类群的饮水行为神经基础并未完全了解,但是包括两栖动物在内的脊椎动物都有口渴现象。
血管紧张素 II 是所有脊椎动物(包括鱼)有效的促激素,具有很强的致渴作用,在哺乳动物和鸟类中,血管紧张素 II 可以作用于前脑诱发口渴机制。因此使用血管紧张素 II 可以用于研究动物的口渴行为。
在过去的研究中发现,鱼类的前脑与诱导饮水无关,它们仅靠后脑产生的吞咽反射就能完成饮水。血管紧张素 II 并不能调节鱼前脑的饮水。而对于鱼来说,由于在水环境中可以不停吞咽水,因此鱼类并不需要主动去寻找水,而是需要调节体内的盐分来平衡渗透压。
淡水鱼和海水鱼有两套方式调节体内的渗透压平衡。
对于淡水鱼来说,血液和组织比外部环境含盐量高得多,因此水遵循这种渗透梯度,即身体是一块咸海绵,淡水鱼的肾脏会从血液中排出大量的水,并产生非常稀的尿液。而它们的鳃则不断地利用专门的盐细胞将盐泵回体内。
另一方面,咸水或海洋物种经常通过嘴喝水以保持水分。面临的挑战是避免水分流失到含盐量更高的环境中,并防止过量的盐进入。 “它们的肾脏去除盐分并保存水分,而鳃中的盐细胞将盐分泵入水中。通过这些不同的盐和水传递方向,海水鱼和淡水鱼的身体具有相同的水分和咸度。
而在脊椎动物进化过程中还有两栖类动物,它们是如何调节体内水平衡的?有研究人员对弹涂鱼进行了相关研究。
弹涂鱼是两栖虾虎鱼,大部分时间在离水的地方进食,它们具有半陆地生活方式的生理特征,它们可以将水储存在颊腔和鳃盖腔中,当食管前括约肌放松时,颊腔和鳃盖腔的水会流入肠道。当弹涂鱼颊腔和鳃盖腔的水很少时,它们会立即迁移到水中并补充水源。
研究人员对弹涂鱼注射血管紧张素 II,发现该激素会诱导弹涂鱼吞咽更多储存在颊腔和鳃盖腔的水,从而导致弹涂鱼会在水中呆更长的时间摄入水。
水生鱼总是有水可以通过喝,它们只需要一个直接在后脑水平诱导吞咽的系统,而不是由前脑介导的口渴系统。弹涂鱼由水生射线鳍鱼进化而来,入侵陆地环境,除了 AngII 诱导的吞咽之外,可能还获得了检测口腔 / 鳃盖干燥(即“局部口渴”)的能力。弹涂鱼在陆生动物中是独一无二的,它在陆地上的颊 / 鳃腔和食道前部储存水,以维持鳃作为呼吸和渗透压调节器官的功能。如果不迁移到水中,只要口腔 / 鳃盖有水,弹涂鱼就可以吞咽水。当颊 / 鳃盖中的水通过吞咽而减少时,引起再填充行为以润湿鳃和颊腔。相比之下,具有肺呼吸功能的陆地四足动物不能物理储存可供饮用的水,必须通过 血管紧张素 II 基于前脑的动机信号移动到水中[2]。
因此,“口渴”是陆生四足动物的一个特征,可能是它们在进化过程中失去鳃时获得的。水生鱼总是有水可以通过喝,它们只需要一个直接在后脑水平诱导吞咽的系统,而不是由前脑介导的口渴系统。