1913年,美國第26任總統狄奧多·羅斯福到巴西存取,存取期間他到亞馬孫雨林進行了一場狩獵探險活動。一天,他站在亞馬孫河河畔,目睹了一個可怕的場面——當地漁民用網將一段河流圍起來,讓河中的食人魚餓上幾天,之後他們將一頭大母牛推到了水中。瞬間河面上食人魚一陣騷動,不到兩分鐘,河水被染成了紅色,剛才還活蹦亂跳的母牛就只剩下了一副骨架!
食人魚並不只表演給美國總統看,在平時它們也是如此瘋狂地進食。在有食人魚的河流中,也時有發生食人魚襲擊人類的事情,有些人還在襲擊中死亡。而食人魚強悍的攻擊能力得益於它們的尖牙利齒。食人魚的牙齒很鋒利,呈三角鋸齒狀,並且它還是硬骨魚類中咬合力最強的魚之一。一條重約1千克的食人魚,咬合力可以達到33千克。一般食人魚的咬合力是自身體重的9~50倍。
那麽,食人魚的牙齒為什麽那麽厲害呢?
口中的秘密
幾年前,科學家發現有些食人魚口中的上排牙齒的一半同時脫落了,之後又重新長了出來。但是當時沒有任何證據顯示食人魚以這種奇怪的方式換牙。最近,科學家采用了一種新的方法,透過掃描近百個標本,數位化骨骼和締結組織,進行高分辨率的三維檢查,再透過對魚的組織進行染色,觀察牙齒是如何發育的,並結合每個物種的遺傳資訊來了解它們之間的前進演化關系。結果發現食人魚有著特殊的牙齒結構,而這種結構會讓它們一次換掉口中四分之一的牙齒。這可能是它們保持尖牙利齒的原因。
透過先進的成像技術,科學家看到食人魚的牙齒雖然是單獨一顆顆排列在口中的,但是它們緊扣在一起,因此它們口中上排和下排牙齒分別連成一串。這種結構的牙齒有利於魚類的咀嚼,當它們咀嚼食物時,壓力會分散到整排牙齒,而不是單獨一顆上,不僅不會使某顆牙齒磨損嚴重,還能增強其咬合力。但是連在一起的牙齒意味著,如果要換牙,只能一次性換掉一串牙齒,而不是只換其中一顆。這是不是意味著,食人魚在四分之一的牙齒脫落之後,口中會有很長一段時間缺牙呢?如果是這樣,那麽它們的殺傷力就大打折扣了。
然而事實並非如此。其實,食人魚的牙齒一直在舊牙之下發育,當舊牙脫落之後,新牙就已經準備好上崗了。所以食人魚不會經歷很長時間無牙可用的尷尬。正是這樣的換牙方式,使食人魚的牙齒修煉得鋒利堅固,時刻都能有效撕咬獵物。
和鯊魚比,誰厲害?
那麽,食人魚互扣的牙齒真的能增強其咬合力嗎?我們可以來與另一種勤換牙的動物對比一下,它就是鯊魚。鯊魚的口中會同時發育著幾排備用牙齒,一旦前排的牙齒磨損脫落了,那麽後排的牙齒就會填補空缺。鯊魚換牙也是為了保持牙齒鋒利,不過與食人魚不同的是,鯊魚的一顆牙齒與另一顆牙齒之間有間隔。
咬合力決定了動物在撕咬獵物時是否高效有力,我們都知道咬合力取決於上下顎的肌肉強度,但是牙齒的結實程度也會對動物的咬合產生一定的影響。鯊魚的牙齒是一顆一顆獨立長在口中,食人魚則是各個緊扣,相比之下,食人魚在咬合時,力會分散到整排牙齒,這樣可以減少單個牙齒的壓力,使牙齒更結實,這和折斷一根樹枝容易,折十根捆在一起的樹枝難是一樣的道理。而科學家透過對比鯊魚和食人魚的咬合力,似乎也找到了證據。他們透過電腦模擬得出了大白鯊的最大咬合力——大約是18216牛頓。而對黑色食人魚的咬合力測量顯示,它們的咬合力大約是320牛頓。從數位上來對比,大白鯊的咬合力明顯比食人魚要大許多,但是如果考慮到大白鯊和食人魚的個頭差,那麽事情就沒那麽簡單了。大白鯊的體重約為3200千克,而黑色食人魚的體重約為10千克,相比起來,大白鯊的咬合力約為其體重的6倍,黑色食人魚的咬合力達到了其體重的30倍!而如此大的咬合力與食人魚緊扣的牙齒結構分不開。
透過對食人魚牙齒的研究,科學家了解了食人魚牙齒鋒利的秘訣,它們為什麽要以整排替換的方式換牙。而在研究中,科學家發現,一些以水草為食的魚類與食人魚有著相同的換牙方式。相比來說,食人魚作為食肉魚類,在撕咬獵物和進食時,牙齒的磨損比較嚴重,換牙可以保持牙齒鋒利,但是食草魚類為什麽也需要以這樣的方式換牙呢?接下來,他們將以食人魚的研究為基礎,進行更深入的研究。此外,透過這項研究,科學家找到了研究魚類生物學的新方法,可以不再透過解剖魚類,而是結合成像技術,透過數位化的方式了解魚類,這不僅減少了對魚類的傷害,對今後的魚類研究也有著重要的幫助。