研究生用高科技医疗设备研究鱼类
如果你在切萨皮克湾或大西洋沿岸的浅水区呆过一段时间，你可能会遇到一条只有妈妈才会喜欢的鱼。
“蟾蜍鱼与普通的鱼非常不同，”迭戈·瓦兹说，他正在威廉玛丽大学弗吉尼亚海洋科学研究所进行博士研究，研究这些生物。“它们身体结实，头部扁平，胸鳍很大。”它们也有凸起的眼睛，肉质的“胡须”，并且能够发出各种各样的声音，如咕噜声、咆哮声和嗡嗡声。有些人认为它们听起来像震动的手机。
牡蛎蟾蜍鱼，也被称为牡蛎饼干，因为它们有能力压碎美味的双壳类动物的壳，是切萨皮克湾唯一的蟾蜍鱼物种，它们在那里扮演着重要的角色，是小螃蟹的捕食者。但全世界总共有82种，其中包括巴西附近热带水域的几种，瓦兹就是在那里长大的。部分原因是这种多样性吸引他去研究蟾蜍鱼科；他还对它们不寻常的繁殖行为着迷。
他解释说：“与大多数有自由游动的幼虫的海洋鱼类不同，牡蛎蟾蜍鱼会筑巢并照顾卵。”“这是雄性做的——它们在交配季节用附着有声音肌肉的鱼鳔发出的声音吸引雌性到巢里。”
然而，只有少数几种蟾蜍鱼的行为和生物学细节为人所知。“对于大多数蟾蜍鱼，”瓦兹说，“我们缺乏基本的信息——我们不确定它们的解剖结构、繁殖方式、年龄到成熟程度、雄性和雌性是否不同，等等。仅从几个标本中就知道了几个物种，其中一个，来自南非的蟾蜍鱼，是基于对一条鱼的研究。”
CAT扫描蟾蜍鱼
为了更好地了解蟾蜍鱼的生物学和进化，瓦兹和他的导师、VIMS教授埃里克·希尔顿（Eric Hilton）求助于一种新的海洋研究工具——计算机断层扫描，也就是许多人在医疗访问中所知道的CAT或CT扫描。
“CT扫描是一种从不同角度为同一标本拍摄数千张x射线照片的过程，”瓦兹说。“结果是骨骼的三维模型。”他指出，这对研究罕见物种的骨骼解剖特别有用。
“CT扫描的一大优势，”他说，“是非侵入性的。为了研究蟾鱼的骨骼，我曾向世界各地的博物馆借过标本，但没有一家博物馆会把稀有标本送出去进行侵入性手术。CT扫描解决了这个问题。”
瓦兹在华盛顿大学星期五港佳博体育的亚当·萨默斯博士的佳博体育里拍摄了他的CT扫描。“亚当向任何研究人员免费提供他的CT扫描仪，”瓦兹说。“自去年以来，我已经去过那里三次，扫描生物材料。”
萨默斯操作的CT设备是“扫描所有鱼类”项目的一部分，该项目是一项长期努力，旨在扫描全球所有鱼类的在线访问。瓦兹说：“这是这个项目的一个非常巧妙的部分，为从科学到教育的任何目的提供免费的解剖学信息来源。”他已经计划将一些扫描图像纳入W&M大学海洋科学未成年人课程。
为了可视化软组织，瓦兹采用了传统的解剖方法，以及一种被称为清除和染色的方法。对于后者，他说：“你把一个标本放入一系列化学物质中，这些化学物质会把骨头染成红色，把软骨染成蓝色，让其他组织透明。瓦兹称这些结果“丰富多彩、美丽”。
化学物质也可以用来在CT扫描中显示软组织，但就像解剖、清理和染色一样，“这些过程会改变标本，你无法逆转这些变化，”瓦兹说。因此，他只在蟾蜍鱼种类丰富且标本容易获得的情况下才采用入侵方法。这就是来自大西洋中部的大多数蟾蜍鱼的情况。仅VIMS的年度鱼类学收藏就有42个牡蛎蟾蜍鱼的标本。
把蟾蜍鱼放回原位
CT扫描和其他分析技术使Vaz能够开始探索蟾鱼生物学的一些基本问题。他说：“尽管研究人员长期以来一直认为蟾鱼是由一个共同祖先进化而来的自然种群，但我们对它们的进化知之甚少。”
最近的一项研究通过检查23个已知属中每个物种的骨骼来探索蟾鱼之间的进化关系。但瓦兹说，还有许多问题有待解决。“在每个属中，或者在幼年和成年之间，骨骼是如何变化的？”他问道。“骨骼以外的解剖学特征能帮助我们理解它们的进化吗？”
瓦兹还质疑蟾蜍鱼与其他鱼类家族的关系。他说：“最近的研究把蟾鱼放在了生命之树上的不同位置。”从历史上看，科学家们认为它们与鳕鱼、琵琶鱼和海鳗的关系最为密切。但最近的分析表明，它们与其他带刺鱼类的关系同样密切。所以，这方面也有研究的空间。”
对瓦兹来说，了解蟾蜍鱼解剖基础知识的重要性是显而易见的。“这些知识是生物学的基础，”他说。“它使我们能够定义和区分物种。每一项生物学研究都依赖于分类学和系统的知识来识别其研究对象。如果没有这些基本信息，任何机构都无法保护任何生物及其多样性。”
瓦兹和希尔顿强调了博物馆藏品在支持分类学研究方面的关键作用，以及培养科学家掌握物种鉴定和分类的基本技能的重要性。
“不仅仅是系统生物学家使用分类，”希尔顿说。“保护组织、立法者和公众也是如此，尤其是对高度濒危的生物群体。”
“我最近发现了第三个已知的Barchatus indicus标本，这是一种来自红海和索马里海岸的蟾蜍鱼，”Vaz补充道。这个标本在哈佛大学的比较动物学博物馆里存放了50多年，没有得到正确的鉴定。如果你不能识别所有的物种，你就无法了解或管理鱼类或渔业。”
