教科書又要被改寫:鳥類有嗅覺
作者:辛雨
發布時間:2021-08-18
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  大約200年前,美國著名鳥類學家John James Audubon進行了一項實驗,他將一具腐爛的豬屍體(ti) 藏在灌木叢(cong) 下,以此來測試是否借助嗅覺進行捕獵。結果,這些鳥兒(er) 們(men) 全然忽視了這具豬屍體(ti) ,其中一隻反而衝(chong) 到了附近一塊幾乎沒有任何氣味的填充鹿皮旁邊。

  Audubon把這個(ge) 結果當作鳥類依靠視覺而非嗅覺來尋找食物的證據。盡管後來有證據表明禿鷲和一些專(zhuan) 門的鳥類捕獵者會(hui) 使用氣味,但大多數鳥類對氣味不敏感的觀點依然存在。

  近日,兩(liang) 項有關(guan) 鳥類行為(wei) 和分子層麵的研究也在瓦解這一陳舊的觀點,其中一項研究是美國研究人員通過實驗觀察發現,鸛會(hui) 利用剛割過的草散發出的氣味尋找合適的覓食之處,發表於(yu) 《科學報告》。另一項研究則是德國研究人員在分子層麵上記錄了鳥類的多種功能性嗅覺受體(ti) ,發表於(yu) 《綜合與(yu) 比較生物學》。

  40年前,動物行為(wei) 學家Floriano Papi提出,信鴿通過嗅出化學特征來找到它們(men) 的棲息地,當時許多同行不屑一顧。他們(men) 指出,鳥類還有視覺等其他幾種敏銳的感官來引導它們(men) ,就鴿子和其他一些物種而言,還有磁感。

  “那時,生物教科書(shu) 已經明確地表明,鳥類幾乎沒有嗅覺,許多人甚至現在仍然這麽(me) 認為(wei) 。”密歇根州立大學化學生態學家Danielle Whittaker說。

  2008年,德國分子生態學家Silke Steiger團隊分析了7個(ge) 目中的9個(ge) 鳥類物種的基因組,發現了許多嗅覺受體(ti) 基因。嗅覺受體(ti) 是一類可以與(yu) 氣味分子結合的特殊蛋白質,它們(men) 負責向大腦“匯報”氣味相關(guan) 的信號。

  在這項研究的基礎上,美國東(dong) 卡羅萊納大學進化生物學家Christopher Balakrishnan和研究生Robert Driver 研究了一些現有的最佳鳥類基因組,並在某些物種中發現了更多的嗅覺基因。他們(men) 對蜂鳥、鴯鶓、雞、斑胸草雀和熱帶水果食性侏儒鳥的基因組進行了分析,發現了許多新的嗅覺受體(ti) 。

  在這些結果中,鴯鶓的基因組尤其令Whittaker感到驚訝和興(xing) 奮。鴯鶓是一種非常古老的鳥類,從(cong) 鳥類譜係圖上來說,它位於(yu) 接近底部的位置。這一結果從(cong) 某種程度上暗示,所有鳥類的祖先可能也有一套非常多樣的嗅覺受體(ti) 基因,也許嗅覺從(cong) 一開始就對鳥類至關(guan) 重要。

  Balakrishnan和Driver通過比較發現,鳥類特有的一組多樣的受體(ti) 已經分裂為(wei) 不同鳥類譜係特有的多種類型。這說明,這些基因隨著鳥類物種的多樣化而迅速進化,自然選擇可能磨練了這些基因來執行關(guan) 鍵的任務。

  第二項研究的起源更為(wei) 奇妙,它最初的靈感來自一位德國小學生的提問。在德國一所學校的拓展項目中,一位小學生問科學家,當地的歐洲白鸛是如何找到那些剛剛被割過的草地的,在那些地方,昆蟲和齧齒動物等獵物最容易暴露,是飽餐一頓的好地方。

  為(wei) 了找到答案,Wikelski駕駛飛機在春夏陽光明媚的日子裏盤旋觀察了70隻鸛。他們(men) 注意到,即使鸛沒有看見人們(men) 割草,也沒聽到割草的聲音,它們(men) 也能找到位於(yu) 上風處被割過的草地,就好像是被割草的氣味所吸引。

  為(wei) 了證實這一猜想,Wikelski 團隊將割草散發出的氣味,也就是三種揮發性化學物質的混合物噴灑到了沒有被割過的草地上,結果鸛群“蜂擁而至”。

  “這非常清楚地表明,這些鳥幾乎完全依靠嗅覺來做出覓食決(jue) 定。”Whittaker說。

  所有這些結果都表明,鳥類的嗅覺不應該被忽視。更多研究還發現,鳥類能夠感知植物散發出的揮發性化學物質的信號,甚至可能在依賴氣味進行交流。這些線索的使用可能普遍存在於(yu) 鳥類中,隻是還沒有得到足夠的研究。

  Driver補充說,這些研究也可能指向一種新的自然害蟲控製形式:可以用化學物質來處理受威脅的植物,吸引鳥類來吞食入侵的昆蟲。

  相關(guan) 論文信息:https://doi.org/10.1093/icb/icab150

  https://doi.org/10.1038/s41598-021-92073-7


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