鲔脊椎骨与附肢骨骼描述

周胜杰，杨 蕊，于 刚，刘云腾，马振华

1.中国水产科学研究院南海水产研究所 热带水产研究开发中心，海南 三亚 572018

2.农业农村部南海渔业资源开发利用重点实验室，广东 广州 510300

3.三亚热带水产研究院，海南 三亚 572018

4.三沙市海洋和渔业局，海南 海口 571000

鲔 (Euthynnus affinis) 属鲭科、鲔属，又称炮弹鱼，主要分布于印度洋、太平洋等热带水域，属小型金枪鱼；中国南海、日本、澳大利亚、泰国等均有捕捞[1]。金枪鱼具有高蛋白、低脂肪，富含不饱和脂肪酸，经济价值高等特点，因此被誉为纯天然“海洋黄金”[2-4]。目前，对黄鳍金枪鱼 (Thunnus albacares)、蓝鳍金枪鱼 (T.orientalis)、大眼金枪鱼 (T.obesus)、长鳍金枪鱼 (T.alalunga) 等大型金枪鱼的研究较完善，而对小型金枪鱼的研究较匮乏[5-7]；对金枪鱼的捕获方式[8-12]，鱼肉保存、运输、加工[13-20]，资源评估[21-23]，提取物的利用[24-27]等的研究较完善，而对于金枪鱼骨骼描述的研究较缺乏。其中对鲔的研究主要集中在生物学方面[28]，对其骨骼相关的研究未见报道。

鱼类骨骼研究通常采用蒸煮剔骨法、肌肉透明骨骼染色法、X射线透视法等方法[29-31]。蒸煮剔骨法一般针对个体稍大的鱼类，优点是可将骨骼拆分进行细节研究，缺点是骨骼需骨化完成，蒸煮时间过短则肌肉不易剥离，过长则容易散架，导致骨骼位置不易复原[32]。肌肉透明骨骼染色法主要针对小鱼 (一般全长不超过10 cm，5 cm以下最佳)，优点是软骨-硬骨双染色可以完整地看到鱼体软骨、硬骨及其所处空间位置，缺点是体型过大则肌肉透明度不够，同时需严格执行染色操作方法[33]。以上2种方法均需使用鱼类尸体，而X射线透视法则可以进行活鱼研究。X射线又称伦琴射线，它可使某些化合物产生荧光或使照相底片感光，在电场或磁场中不发生偏转，能发生反射、折射、干涉、衍射等，具有穿透物质的本领，但对不同物质穿透本领不同；因此，X射线能使人体或其他有机体在荧屏上或胶片上形成影像，是基于组织有密度和厚度的差别，目前在人体健康检查中广泛使用，在鱼类骨骼研究和鱼类疾病检查方面应用较少[34-35]。采用X射线透视法则可达到在不损伤鱼的情况下简单高效地观察全鱼骨骼特征及其分布特征，对活体资源紧张或珍贵鱼类的骨骼研究及相关疾病诊断治疗具有重要的意义，缺点在于骨骼重叠较多的位置不易观察细节 (如头部骨骼)。

本研究运用X射线技术对鲔的脊椎骨及其附肢骨骼中胸鳍、背鳍、尾鳍、臀鳍等进行描述，进一步丰富金枪鱼的基础研究数据，为开展鱼类骨骼无伤化研究奠定基础，并为开展鲔相关研究及鱼类化石探究提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 材料

研究对象为鲔成鱼，样本数量为6尾，全长37.6～45.5 cm，体质量965.5 ～1 895 g，是中国水产科学研究院南海水产研究所热带水产研究开发中心与三亚热带水产研究院完成科研项目时驯化养殖的物种。驯化养殖开始时野生鲔幼鱼体长28.7～30.1 cm，体质量311～504 g，采自海南陵水黎族自治县新村镇附近海域，用人工假饵渔船拖钩获取鲔幼鱼；这种方法获取的幼鱼损伤较小，更利于后续人工驯养。经过6个月的驯化养殖，达到成鱼阶段 (性腺开始发育)。本实验采用X光透视法对鲔成鱼进行全鱼透视 (图1)，该方法对鱼体伤害较小，可观察全鱼骨骼。

图1 鲔的侧面观与X射线扫描照片Fig.1 Side view and X-ray scan photo of E.affinis

1.2 实验仪器

数字化移动式摄影X射线机 (Modulo Easy 30,SMAM S.R.L.)，参数设置为kVp=40，mAs=3.2 (kVp表示某高压下的电源产生的韧致辐射和响应的特征X射线形成的x-ray谱；mAs指每秒管电流，为X线的量，mAs越高，X线的量越多)。X射线背景板 [pixium 3543 EZ，法国泰雷兹集团(THALES)]。

1.3 方法

首先将设备开机预热并调整好参数 (kVp=40，mAs=3.2)。将鲔置于背景板上，X射线发射端口之下，调整距离至射线可以覆盖全鱼，点开始按钮(注意防护)，扫描完成后将鲔放回水中，整个过程不超过40 s。

1.4 数据计算和统计分析

采用Adobe Photoshop CS6软件进行图片处理，用Microsoft Powerpoint 2007软件添加标注线。

2 结果

2.1 鲔头部骨骼特征

鲔头部X光照片可清楚地看到头部各主要器官 (图2)，通过观察可知，脑颅骨、上颌骨、下颌骨骨骼轮廓明显，鳃盖骨骨片下方为鳃腔，在X射线照片下呈现轮廓明显的虚影，鳃盖骨骨片后缘位于第4枚脊椎骨中央。脊椎骨密度大，结构明显。口咽腔形成空腔，结构明显，连通腹部。鲔眼球形态在X射线照片中明显。

图2 鲔头部骨骼X光照片Fig.2 X-ray photo of head bone of E.affinis

2.2 鲔脊椎骨及附肢骨的特征

鲔脊椎骨38枚，由20枚躯椎 (腹椎) 和18枚尾椎构成，密度较大，结构明显 (图3)。第4—第30枚脊椎骨向上凸起形成髓棘，共27根。第3枚椎骨开始具有腹肋，第3—第6枚脊椎骨直接连接4对腹肋，第7—第15枚椎骨前端凸起椎体横突并形成脉弓，向腹部延伸一段距离后连接1对腹肋，肋骨细长斜向后方延伸，所有肋骨形态相近。第16—第20枚脊椎骨前后两端各有1凸起的椎体横突，且同一躯椎骨上两椎体横突向腹部延伸相互融合后连接1对腹肋，第21—第28枚脊椎骨前后两端各有1凸椎体横突形成脉弓，向腹部延伸相互融合后连接脉棘向下延伸，且越靠近尾端，向腹部延伸的椎体横突越短。第29—第30枚脊椎骨该结构不明显。第31—第34枚脊椎骨上的髓棘和脉棘向尾端弯曲包裹住关节，特化后起到加固尾柄的作用，且此处脊椎骨及关节明显曾粗。鱼鳔在体内形成空腔，形态及大小非常清晰；腹腔内脏与肌肉的密度存在差异，内脏团范围非常清晰。

图3 鲔脊椎骨及其附肢骨X光照片Fig.3 X-ray photo of spinal and appendage bones of E.affinis

肩带位于第5—第6枚脊椎处；腰带位于第6枚脊椎骨下方。第一背鳍起点位于第6枚脊椎骨上方，结束点位于第16枚脊椎骨上方，第一背鳍共有13枚支鳍骨，支鳍骨顶端深埋于背部肌肉中，前7枚支鳍骨顶点深度均匀，深度约为体高的1/16～1/15，后6枚深度逐渐变浅，至最后一枚支鳍骨 (第13枚) 仅固定于表皮以下，这种结构可以使第一背鳍完全收回至背部肌肉夹缝中。第二背鳍共有12枚支鳍骨，开始于第21枚脊椎骨上方，结束于第24枚脊椎骨上方。第二背鳍形态固定，不能左右摆动或收回。臀鳍鳍棘14枚，支鳍骨较小且密，开始于第23枚脊椎骨，结束于第26枚脊椎骨下方。臀鳍形态固定，不能左右摆动或收回。背鳍后有7～8枚小鳍，每一枚小鳍对应一枚支鳍骨，支鳍骨位于两枚髓棘之间，第1小鳍对应的支鳍骨位于第23—第24枚脊椎骨上髓棘之间，第2小鳍对应的支鳍骨位于第24—第25或第25—第26枚脊椎骨对应的髓棘之间，第3小鳍及以后对应的支鳍骨均紧密存在于两枚髓棘之间，没有位置变化。臀鳍后有6～7枚小鳍，小鳍支鳍骨与脊椎骨连接点呈现一一对应的关系。

2.3 鲔尾部骨骼特征

鲔尾鳍上下对称，为正尾型 (Homo-cercal)，第35—第37枚脊椎骨上下两侧 (原髓棘和脉棘) 向斜后方延伸构成3块尾上骨和3块尾下骨，尾杆骨末端特化为一整块尾骨，尾鳍鳍条固定在尾骨 (尾上骨、尾下骨和尾骨) 上，上下对称 (图4)。

图4 鲔尾骨X光照片Fig.4 X-ray photo of E.affinis tailbone

3 讨论

3.1 鲔头部骨骼特征

鱼类头部骨骼的构造能够反映其在进化过程中的地位，同时头部和吻部的形态也能反映其在生态系统中的定位[34,36]。鲔头部骨骼整体密度较大，吻部较尖，有利于游泳时减少阻力，进而减少游泳对体力的消耗。眼球外层硬化，对眼球具有良好的支撑和固定作用，可转动的眼球增加了鲔的视域面积，提高了发现猎物的概率和捕食能力。鳃盖面积较大，鳃盖后缘位于第4块脊椎骨，鳃腔容积较大，为快速游动提供了充足的氧气交换场所。因此通过头部骨骼的特征描述也佐证了鲔具备游泳速度快、捕食能力强的骨骼构造条件。本研究中X射线透视法无法详细研究头部每一片骨骼，与剔骨法相比存在部分不足[37]。

3.2 鲔脊椎骨及附肢骨的特征

脊椎骨是构成鱼类骨骼系统的重要组成部分。不同鱼类脊椎骨的数量和结构不尽相同，例如：尖吻鲈 (Lates calcarifer) 24枚脊椎骨[32]，鲐 (Pneumatophorus japonicus) 30枚脊椎骨[37]，蓝点马鲛 (Scomberomorus niphonius) 40枚椎骨[37]，青石斑鱼 (Epinephelus awoara) 24枚脊柱[38]，长尾大眼鲷 (Priacanthus tayenus) 20枚脊椎骨[39]。本研究中鲔的脊椎骨为38枚，与上述几种鱼类脊椎骨数量均不相同，且鲔与同为鲈形目的尖吻鲈的脊椎骨数量差异较大，鲔与同为鲭科的鲐、蓝点马鲛的脊椎骨数量也有所差异。有研究表明同一科鱼类脊椎骨和肋骨数量均不相同，如同属尖吻鲈科的大口黑鲈 (Micropterus salmoides) 与尖吻鲈[40]；且与本研究中鲔的脊椎骨和肋骨数量均有所差异。相同的是鲔与鲐和蓝点马鲛第一脊椎均无肋骨。点带石斑鱼 (Epinephelus malabaricus) 第6枚椎骨开始出现椎体横突，腹肋连接与椎体横突相连，与本研究类似，不同的是本研究中鲔是第7枚椎骨出现椎体横突[41]。鲔第16—第28枚脊椎骨前后两端的椎体横突向下延伸后相互连接形成的骨骼结构未见报道，其具体功能有待进一步研究。不同鱼类的附肢骨形态、数量不同，体型、体长等重要的生物学特征亦有明显差别。由此可见鱼类骨骼研究可为分类学提供数据基础，同时为鱼类基因表达及性状提供理论支撑。

在鱼类的胚后发育过程中胸鳍和背鳍通常发育较早，可为鱼苗初期提供游泳动力和平衡能力，是大部分鱼类早期游泳动力的主要来源，对于仔鱼早期捕食猎物具有重要意义。尾鳍和腹鳍的发育时间相对较晚，尾鳍的发育可为鱼苗提供较大的动力，帮助鱼苗获取更多、更优质的营养来源[42]。不同鱼类胸鳍、腹鳍、臀鳍、尾鳍的发育时间节点也有所不同，这可能与鱼的种类，摄食饵料的种类、质量、数量，消化能力的强弱及生长环境有关[43]。许多鱼类的背鳍具有收回功能，背鳍紧贴在背部以便在游泳时减少阻力，鲔第一背鳍具有收回功能，并且可完全收回至背部肌肉夹缝中，这种构造能够最大程度地减少甚至去除第一背鳍在鲔游泳过程中的阻力，这种背鳍收回结构，在鱼类中较罕见。鲔第二背鳍、臀鳍和小鳍是固定的，不具有摆动和收回的功能，但具有维持稳定的功能。而胸鳍和腹鳍可收回紧贴皮肤表面，减少阻力，亦可张开以改变游泳方向。

3.3 鲔尾骨特征

尾鳍是为鱼类高速运动提供动力的主要器官。有研究表明，通过分析鱼类尾部骨骼的构造及各构件特点能够为确定物种在分类学上的地位及进化历程提供证据[44-45]。已有鱼类尾部骨骼发育的研究，如半滑舌鳎 (Cynoglossus semilaevis)、单斑重牙鲷(Diplodus sargus)、虱目鱼 (Chanos chanos)、大西洋鲷 (Sparus aurata)、卵形鲳鲹 (Trachinotus ovatus)和尖吻鲈[42,46-49]。研究发现大部分鱼类在发育过程中均存在尾杆骨上翘的阶段，因此发育完全的尾骨中存在缩回并上翘的尾杆骨，同时以尾杆骨为界限将尾骨分为尾上骨和尾下骨，尾骨为鳍条提供固定点，且不同鱼类的尾上骨和尾下骨数量有所差异[42,46-49]。在鲔尾鳍X光照片中尾鳍上下对称，为正尾型，尾杆骨中正，没有上翘痕迹，与多数鱼类尾杆骨形态有所差异；第35—第37枚脊椎骨上下原髓棘和原脉棘特化为3片尾上骨和3片尾下骨，尾杆骨后部特化为1片正尾骨，7片尾骨共同构成尾鳍鳍条固定点，与半滑舌鳎、重牙鲷、虱目鱼、大西洋鲷、卵形鲳鲹和尖吻鲈构造均有较大差异。

骨骼的形态结构反映了生物在其生命历程中所受的机械负荷[50]，通常正常动物体内骨骼会根据负荷的改变而随时间重塑其形状[51]，鱼类尾部骨骼信息能够促进对鱼类不同发展阶段的功能趋势和环境偏好的认识[52]。7片尾骨可为尾鳍提供坚固的物理骨骼结构，是强大推动力的保障。鲔尾柄极细，该部位不可能存在较多的肌肉组织提供固定作用和力量支持，并且第31—第35枚脊椎明显增粗，是鲔尾鳍动力的骨骼结构基础。尾柄处第31—第34枚脊椎骨上的髓棘和脉棘向尾端弯曲包裹住关节，为脊柱骨间的连接提供结构上的固定作用，为尾鳍提供强大的动力和骨骼结构支撑。2种结构均可为鲔在海水中快速摆动尾鳍、快速游动提供骨骼结构上的支持。

4 结论

综合以上骨骼研究发现鲔鱼具有与生活习性相匹配的骨骼结构，吻部较尖，有利于减少游泳阻力，第一背鳍可收至背部肌肉夹缝中，既具备了维持平衡的功能，又能有效减少阻力，尾柄处骨骼增粗，密度较大，可为尾部提供强大力量，尾杆骨后部特化为1片正尾骨，增加了尾部的机械强度。以上特征符合在海水中高速游动的特点。同时也证明X射线法可以清晰观察鲔骨骼，但重叠较多的头部则清晰度略低；X射线法可实现无伤化鱼类骨骼研究。以上研究中某些骨骼的特征可否作为种类鉴别的依据，有待进一步验证。