今天我想和大家一起聊一聊洞穴的故事，特別是那些隱藏在深邃黑暗背後的生命奇蹟。
我們在過去的20多年時間裡，幾乎每年都會在中國西南喀斯特的地方進行洞穴生物考察。
我們工作的主要目的就是去發現那些珍稀瀕危以及不為人類所知的隱藏的洞穴生物多樣性。當然，這個過程也是刺激和危險、失望和興奮相互交織的。
在中國西南的喀斯特地區，地表水實際上是非常匱乏的。但是與之相反，地下水卻發育得非常好，形成了各種各樣的水體形態。比如地下河流、地下湖泊、地下池塘，這些給洞穴魚類的演化和適應輻射提供了非常好的條件。
洞穴或地下水系對於生物體來講，屬於一種極端的生活環境。你在洞穴裡所能看到的就是無窮無盡、無邊無際的黑暗。大家可以嘗試閉上眼睛，體會一下在洞穴裡可能遇到的一些問題。
你可能會寸步難移，因為你不知道前方是什麼，也不知道後面是什麼。你每走一步可能會掉到深淵裡面去，也可能會碰到周圍堅硬的石壁。
另外，在洞穴中食物從哪兒來？你怎麼填飽肚子？再有，你不知道什麼時候該睡覺了，不知道什麼時候該起床了，不知道什麼時候是冬天，不知道什麼時候是夏天。
即便你有足夠的勇氣，試想一下自己是否可以在這樣的環境裡待上一個小時？待上一天？待上一個月？現在大家可以睜開眼睛來看一看我們今天要談的主人公。它們實際上在這樣的環境中已經至少生存了幾百萬年。
洞穴魚類和洞穴生物的適應
要想在洞穴這樣的環境中生存下去，洞穴裡的生物必須演化出一些特殊的本領，這集中體現在它們的外部形態上，我們把這些叫作洞穴適應性的特徵，主要包括兩個方向，一個是退化，另外一個是特化。
從外形上可以看到，最為明顯的是很多洞穴魚類的眼睛呈現不同程度的退化。有的種類還保持著一對相對比較完整、功能也比較好的眼睛；有的則只剩下黑色的眼點；而有的魚類連小黑點也不要了，眼睛從它們的外表上完全消失了。
我和同事針對中國洞穴魚類眼睛的退化做過一系列的工作，我們發現洞穴魚類眼睛的這種退化表現在不同的層次上，包括視網膜、晶狀體以及視細胞的種類、大小、排布等都表現出非常複雜的退化現象。
另外一個比較典型的退化特徵，就是洞穴魚類的體色。很多洞穴魚類的體色因為消褪，從而形成了透明或者是半透明的身體狀態。
如果想更好地在洞穴中生存下去，單靠退化的眼睛可是不成的。特化的功能和器官就顯得非常重要了，比如很多洞穴生物傾向有一個延長的附肢。
對洞穴魚類來說，它跟地表種相比有比較延長的胸鰭和腹鰭。這些相對延長的附肢可以讓洞穴生物在運動的過程中增加感受周圍環境的範圍，使它們更好地在黑暗的環境中生存下去。
我們知道，很多魚類都有側線，側線是一種物理感受器，可以幫助魚類感受自己在水體中的相對位置，以及周圍物理環境的一些資訊。而很多種類的洞穴魚類，側線系統都是十分發達的。
在中國分佈的一些洞穴魚類當中，我們可以觀察到它們頭部的側線管孔是非常複雜的。洞穴魚類側線系統的這些特點可以和仿生學相結合，應用在一些航行器上感受器的設計上面。
魚類鼻子的構造和我們有差別，它的主要功能就是嗅覺。很多洞穴魚類都有著非常發達的嗅覺器官，我們把洞穴魚類的鼻子解剖下來，放到電子顯微鏡下，可以看到在嗅板上遍佈著形態各異的嗅覺細胞以及相應的支撐細胞，這些對它們在洞穴中的生活是非常有意義的。
嗅板上遍佈形態各異的嗅覺細胞
在中國的洞穴魚類中，我們還觀察到一個有意思的現象，就是有些種類在它們的頭部和背部交界的地方形成了一個向前凸的角狀的結構，有點像我們所說的龍。
透過顯微CT進一步觀察，我們發現這個角狀結構實際上是由頭部幾個不同的骨骼組成在一起。在不同的種類中，我們發現這個角的形態也是多樣的。
這個角狀結構有可能在洞穴魚類游泳過程中減少水體的阻力，從而進一步減少它們在游泳過程中消耗的能量；也有可能和脂代謝有關，可以說是一種洞穴適應，需要我們下一步做更多深入的研究。
部分中國洞穴魚類在頭背交界處形成前突的角狀結構（攝影：趙亞輝；引自Soares et al., 2019）
遺憾的是，這些奇奇怪怪的魚類，在中國北方基本上沒有分佈，它們主要分佈在中國西南喀斯特地區，包括雲南、貴州、廣西的喀斯特地區。
中國有著世界上最大的連片的熱帶和亞熱帶喀斯特地貌，在這一片區域的地下孕育了非常豐富的洞穴。
今天我想和大家一起聊一聊洞穴的故事，特別是那些隱藏在深邃黑暗背後的生命奇蹟。
我們在過去的20多年時間裡，幾乎每年都會在中國西南喀斯特的地方進行洞穴生物考察。
我們工作的主要目的就是去發現那些珍稀瀕危以及不為人類所知的隱藏的洞穴生物多樣性。當然，這個過程也是刺激和危險、失望和興奮相互交織的。
在中國西南的喀斯特地區，地表水實際上是非常匱乏的。但是與之相反，地下水卻發育得非常好，形成了各種各樣的水體形態。比如地下河流、地下湖泊、地下池塘，這些給洞穴魚類的演化和適應輻射提供了非常好的條件。
洞穴或地下水系對於生物體來講，屬於一種極端的生活環境。你在洞穴裡所能看到的就是無窮無盡、無邊無際的黑暗。大家可以嘗試閉上眼睛，體會一下在洞穴裡可能遇到的一些問題。
你可能會寸步難移，因為你不知道前方是什麼，也不知道後面是什麼。你每走一步可能會掉到深淵裡面去，也可能會碰到周圍堅硬的石壁。
另外，在洞穴中食物從哪兒來？你怎麼填飽肚子？再有，你不知道什麼時候該睡覺了，不知道什麼時候該起床了，不知道什麼時候是冬天，不知道什麼時候是夏天。
即便你有足夠的勇氣，試想一下自己是否可以在這樣的環境裡待上一個小時？待上一天？待上一個月？現在大家可以睜開眼睛來看一看我們今天要談的主人公。它們實際上在這樣的環境中已經至少生存了幾百萬年。
洞穴魚類和洞穴生物的適應
要想在洞穴這樣的環境中生存下去，洞穴裡的生物必須演化出一些特殊的本領，這集中體現在它們的外部形態上，我們把這些叫作洞穴適應性的特徵，主要包括兩個方向，一個是退化，另外一個是特化。
從外形上可以看到，最為明顯的是很多洞穴魚類的眼睛呈現不同程度的退化。有的種類還保持著一對相對比較完整、功能也比較好的眼睛；有的則只剩下黑色的眼點；而有的魚類連小黑點也不要了，眼睛從它們的外表上完全消失了。
我和同事針對中國洞穴魚類眼睛的退化做過一系列的工作，我們發現洞穴魚類眼睛的這種退化表現在不同的層次上，包括視網膜、晶狀體以及視細胞的種類、大小、排布等都表現出非常複雜的退化現象。
另外一個比較典型的退化特徵，就是洞穴魚類的體色。很多洞穴魚類的體色因為消褪，從而形成了透明或者是半透明的身體狀態。
如果想更好地在洞穴中生存下去，單靠退化的眼睛可是不成的。特化的功能和器官就顯得非常重要了，比如很多洞穴生物傾向有一個延長的附肢。
對洞穴魚類來說，它跟地表種相比有比較延長的胸鰭和腹鰭。這些相對延長的附肢可以讓洞穴生物在運動的過程中增加感受周圍環境的範圍，使它們更好地在黑暗的環境中生存下去。
我們知道，很多魚類都有側線，側線是一種物理感受器，可以幫助魚類感受自己在水體中的相對位置，以及周圍物理環境的一些資訊。而很多種類的洞穴魚類，側線系統都是十分發達的。
在中國分佈的一些洞穴魚類當中，我們可以觀察到它們頭部的側線管孔是非常複雜的。洞穴魚類側線系統的這些特點可以和仿生學相結合，應用在一些航行器上感受器的設計上面。
魚類鼻子的構造和我們有差別，它的主要功能就是嗅覺。很多洞穴魚類都有著非常發達的嗅覺器官，我們把洞穴魚類的鼻子解剖下來，放到電子顯微鏡下，可以看到在嗅板上遍佈著形態各異的嗅覺細胞以及相應的支撐細胞，這些對它們在洞穴中的生活是非常有意義的。
嗅板上遍佈形態各異的嗅覺細胞
在中國的洞穴魚類中，我們還觀察到一個有意思的現象，就是有些種類在它們的頭部和背部交界的地方形成了一個向前凸的角狀的結構，有點像我們所說的龍。
透過顯微CT進一步觀察，我們發現這個角狀結構實際上是由頭部幾個不同的骨骼組成在一起。在不同的種類中，我們發現這個角的形態也是多樣的。
這個角狀結構有可能在洞穴魚類游泳過程中減少水體的阻力，從而進一步減少它們在游泳過程中消耗的能量；也有可能和脂代謝有關，可以說是一種洞穴適應，需要我們下一步做更多深入的研究。
部分中國洞穴魚類在頭背交界處形成前突的角狀結構（攝影：趙亞輝；引自Soares et al., 2019）
遺憾的是，這些奇奇怪怪的魚類，在中國北方基本上沒有分佈，它們主要分佈在中國西南喀斯特地區，包括雲南、貴州、廣西的喀斯特地區。
中國有著世界上最大的連片的熱帶和亞熱帶喀斯特地貌，在這一片區域的地下孕育了非常豐富的洞穴。