狮子鱼(Pterois spp.)发声肌肉的结构与发育解析：入侵物种声通讯的进化与功能研究

《Journal of Fish Biology》：Structural and developmental insights into the muscles involved in lionfish (Pterois spp.) vocalisations

这篇研究通过三维生物成像技术首次系统解析了入侵性狮子鱼(Pterois volitans和P. miles)的发声肌肉(ESSMs和AESMs)结构，发现其鳔相关肌肉在个体发育中呈等速生长模式，且无性别二态性，表明这些兼具浮力调节功能的肌肉可能受多重功能约束。研究为理解海洋入侵物种的声通讯机制提供了重要解剖学依据。

　　

1 引言

海洋鱼类的声通讯在社交行为中扮演关键角色，从个体识别到求偶展示。狮子鱼属的两个入侵物种——印度洋-太平洋狮子鱼(Pterois volitans)和红狮子鱼(P. miles)都能通过附着在鳔上的发声肌肉(sonic muscles)产生不同类型的声音。然而这些声音的产生机制及其功能仍属未知。研究团队运用微CT扫描技术，首次对两种狮子鱼的发声肌肉进行了三维解剖学重建，并量化了P. volitans肌肉在个体发育中的变化，检验了"若发声肌肉是性选择特征则会出现性别二态性"的假说。

2 方法

采用1%磷钨酸(PTA)染色结合高分辨率微CT扫描(Nikon XTEK H 225 ST和phoenix nanotom m)，对成熟与未成熟个体的鳔相关肌肉进行三维重建。特别针对P. volitans，测量了88个个体的外源性鳔发声肌(ESSM)后腹部的长度和质量，建立其与体长(TL)和估算体重的关系模型。通过计算发声-体躯指数(SSI)和异速生长系数，分析肌肉投资的发育变化和性别差异。

3 结果

两种狮子鱼均具有物理鳔(physoclistous swimbladder)和双侧对称的ESSM，这些肌肉从颅骨枕区延伸至鳔后端的鳔帽。新发现一对前外源性发声肌(AESM)从脊柱向腹侧延伸并插入鳔前壁，可能共同参与发声。

在P. volitans中，ESSM后腹部的长度与体长呈线性关系(雄性r²=0.84，雌性r²=0.87)，长度异速生长系数接近1(整体1.01)，显示等速生长；而质量呈现低异速生长(整体0.92)。成熟个体(17.17±0.29)与未成熟个体(16.99±0.45)的SSI长度无显著差异(p=0.73)，雌雄个体间亦无统计学差异(p=0.56)。

4 讨论

研究揭示了鳔相关肌肉的双重功能约束：既参与发声又调控浮力，这可能限制了其作为性选择特征的专一性进化。与专门用于求偶发声的物种(如 Lusitanian toadfish)不同，狮子鱼需要高度灵活的游泳能力来捕猎，其发声肌肉可能更多用于种内争斗而非求偶。

AESM的发现为解释狮子鱼能产生50-860Hz的"嗡嗡声"和"敲击声"提供了新解剖学依据。尽管Sch?rer-Umpierre曾观察到与求偶相关的"呼噜声"，但缺乏性别二态性的结果表明这些声音可能主要用于领域防御。

该研究为入侵物种管理提供了新思路：若发声主要用于种内识别，声学陷阱可针对性设计；若存在种间发声差异，被动声学监测可区分这两个形态相似的入侵物种。未来研究应比较原生地与入侵地种群的发声特征，以评估入侵过程中的声学适应性进化。