综合与比较生物学学会 斑点叉尾鮰插图
功劳:亚伦·奥尔森 关于鲶鱼如何捕捉猎物的新研究为鱼头骨的内部机制提供了一个无与伦比的视角，并可能启发新水下机器人的设计
虽然首席研究员亚伦M
罗德岛普罗维登斯布朗大学的奥尔森开始这项研究只是为了更好地理解鱼是如何工作的，他最终发现了鱼如何捕捉和操纵猎物与人类甚至机器人系统如何拾取和操纵物体之间的相似之处
“鱼没有我们这样的手或胳膊来抓猎物
在水下，它们的猎物可以在三维空间自由旋转和移动，甚至可以游走
即使当鱼捕捉猎物时，它们仍然必须在嘴里移动并重新定向，就像我们用舌头做的那样
但是鱼也缺乏灵活的舌头
奥尔森说:“这极具挑战性
奥尔森开玩笑说:“大多数人最接近体验鱼吃东西的第一手感受的可能是苹果上下浮动。”
为了理解鱼是如何克服这个挑战的，奥尔森和合著者帕特里夏·L
乔治·华盛顿大学的埃尔南德斯和伊丽莎白·L
布朗大学的布雷纳德也研究了斑点叉尾鮰，这是美国最常见的鲶鱼品种
S
奥尔森和他的合著者使用了一种被称为“运动图像的x光重建”的x光运动捕捉技术来拍摄斑点叉尾鮰捕捉和吞咽食物的过程
这项技术给研究人员提供了类似于x光视觉的东西，使他们能够在鱼吃东西的时候看到鱼的内部
有很多东西可以看:人类的头骨只有一根活动的颚骨，而鱼有十几根活动的骨头，它们连接在一起形成工程师所说的连杆或机构，一系列由柔性关节连接的刚性连杆
研究人员发现，斑点叉尾鮰的头骨，可能还有许多其他鱼类物种的头骨，具有17个环节的功能，这在生物力学或人类工程系统中是没有发现的
奥尔森说:“我们以前知道鱼的头骨中有多个四杆甚至六杆的连接，但是我们还没有弄清楚这些连接是如何连接和一起工作的。”
通过这项研究，我们现在对鱼类头骨的机械功能有了最完整的描述
斑点叉尾鮰头骨(上)和相应的17连杆机构(下)
功劳:亚伦·奥尔森 这个17连杆机构让人想起一个复杂的机械装置，允许嘴以几种不同的方式移动，以影响水和捕获的猎物的运动
这包括张开嘴或嘴唇的前部，水平扩张嘴的中部，垂直扩张喉咙，张开鳃盖
作者发现，这种机制在口中产生至少三种不同类型的液体“波”:吸引猎物的前后波，推动猎物向前的前后波，以及他们所说的压缩波，这种压缩波可以更精确地将猎物定位在口中
令大多数人惊讶的是，鱼嘴不是一个简单的开合机构
它可以以许多不同的方式移动，”奥尔森评论道
“但同样令人惊讶的是，尽管鱼有所有这些活动部件，但它们实际上只以大约七种不同的方式移动嘴来捕捉和吞咽食物
鱼嘴实际上更类似于我们的手臂，而不是我们的嘴
我们可以用大约七种不同的方式移动我们的每一只手臂来接触和抓住我们周围的物体
尽管看起来很不一样，但鱼嘴和人的手臂都遵循这个基本原则:如果你想操纵一个物体，你必须能够以多种不同的方式移动
" 奥尔森认为，他们的发现可能会激发对捕捉和操纵水下物体的机器人设计的改进，这是一个不断发展的领域的一部分，被称为生物智能设计
“设计一个能够操纵水下漂浮物体的机器人非常困难
水下自主航行器可能有一个机器人手臂，就像我们自己的手臂一样，可以很好地操纵较重的物体，但不能抓住或可能压碎漂浮的物体
他们可能有一个抽吸装置，可以吸入或吹出漂浮的物体，但不能以高精度移动和旋转它们
设计结构上更接近鱼嘴的东西可能有优势
鱼类已经有上亿年的时间来进化各种解决这种挑战的方法——我认为我们仍然有很多东西可以向它们学习
" 关于运动形态学的x光重建如何给我们一个前所未有的运动动物内部视图的更多信息，请访问
（同organic）有机
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