一隻正在鳴唱的雄性綠樹蛙。圖片來源：Norman Lee

來源 Cell Press

翻譯 劉詩宇

編輯 戚譯引

為(wei) 了成功交配，許多雄性青蛙會(hui) 聚集在一起，呼喚潛在的配偶。但這引發了一個(ge) 重要的問題，每個(ge) 在嘈雜的雞尾酒會(hui) 上試圖聽清他人發言的人都很熟悉：雌性青蛙要如何才能從(cong) 無關(guan) 背景噪音，包括其他蛙類物種發出的聲音中，聽到並挑選潛在的同類配偶的鳴唱呢？

現在，於(yu) 3 月 4 日在《當代生物學》（Current Biology） 期刊發表的一項研究提出，雌蛙的這種能力是通過一係列肺的功能實現的。雌蛙的肺充氣時，能夠降低鼓膜對特定頻率的環境噪音的敏感性，讓它更容易專(zhuan) 注聆聽潛在配偶的鳴唱。

“本質上，雌蛙的肺消除了鼓膜對噪音的響應，尤其是嘈雜的繁殖‘合唱’中的某些噪音，這其中包含了其他多個(ge) 物種雄蛙的同時鳴唱。”研究的第一作者，美國聖奧拉夫學院（St. Olaf College）的 Norman Lee 表示。

研究者們(men) 解釋說，雌蛙的肺具備聲譜反差增強（spectral contrast enhancement）的功能。它們(men) 能使聲譜中某一個(ge) 雄蛙的鳴唱從(cong) 臨(lin) 近頻率中的噪聲中凸顯出來。

“這種功能類似於(yu) 一些助聽器和人工耳蝸中所使用的實現聲譜反差增強的信號處理算法，”研究資深作者、美國明尼蘇達大學（University of Minnesota）的 Mark Bee 表示，“在人類中，我們(men) 設計這種算法用來放大語音的頻率，或過濾語音之間存在的頻率，或同時實現這兩(liang) 種功能。在蛙類中，肺似乎能減弱那些位於(yu) 雄性求偶鳴唱頻率之間的頻率。我們(men) 相信，這種現象的物理本質與(yu) 降噪耳機的工作原理類似。”

科學家早已認識到，在大多數蛙類中，鳴聲信號對繁殖極為(wei) 關(guan) 鍵。事實上，蛙類擁有一套傳(chuan) 遞聲音的獨特路徑，將聲音從(cong) 它們(men) 充氣的肺經過聲門、口腔和咽鼓管，傳(chuan) 遞至充氣的中耳。但這個(ge) 從(cong) 肺部到耳部的聲音傳(chuan) 遞路徑的具體(ti) 功能仍然是個(ge) 謎。早期研究提出，蛙的肺可能有助於(yu) 增加鼓膜振動幅度依賴於(yu) 方向的變化，從(cong) 而提升聽者定位求偶雄性位置的能力，但 Bee 的團隊發現並非如此。

進一步的數據分析提出了不同的解釋：盡管肺部充氣的狀態不影響方向性聽覺，它卻對提升鼓膜敏感性具有實質性影響。在肺部充氣時，鼓膜減少了對特定頻率範圍內(nei) 聲音的振動響應。這引導他們(men) 提出了新的看法：肺部減弱了振動，從(cong) 而消除了噪音。

一對正在交配的綠樹蛙。圖片來源：Norman Lee

環境中的噪音主要是同物種的求偶鳴唱中聲譜峰之間的頻段，研究利用激光振動計進行觀察，表明充氣的肺能夠選擇性地降低鼓膜對這個(ge) 頻段的敏感性。他們(men) 還證實，雌蛙收聽同種雄性求偶鳴唱的能力不受到肺部充氣狀態的影響。也就是說，肺部狀態不會(hui) 影響雌性所接受的目標“信號”，那麽(me) “噪音”呢？

研究者們(men) 早已知曉，對於(yu) 任何給定的蛙類物種，它們(men) 麵臨(lin) 的最主要的噪音來源就是同時繁殖的其他物種在“合唱”中發出的求偶鳴唱。然而，對於(yu) 與(yu) 綠樹蛙分布區域重疊、並可能與(yu) 它們(men) “合唱”的蛙類物種和數目，甚至對於(yu) 綠樹蛙的求偶鳴唱聲譜頻率本身，研究作者們(men) 都知之甚少。為(wei) 此，他們(men) 向名為(wei) 北美兩(liang) 棲類監測項目（North American Amphibian Monitoring Program）的公民科學項目尋求了公開數據。基於(yu) 這些數據的分析指出，綠樹蛙充氣的肺能夠讓它們(men) 更難以聽到其他物種的鳴唱，但不會(hui) 影響它們(men) 聽取同類鳴唱的能力。

“不必說，一隻青蛙的肺就能消除鼓膜對不同種的蛙類產(chan) 生的噪音的反應，我們(men) 認為(wei) 這個(ge) 結果太酷了！”Bee 說。

最終，他們(men) 建立了綠樹蛙內(nei) 耳進行聲音處理的生理學模型，以檢測肺對鼓膜的影響如何轉換為(wei) 對其同類鳴唱聲的穩定神經反應。他們(men) 認為(wei) 它應該是這樣運作的：內(nei) 耳通過某些方式，被“調頻”至對其同類鳴唱的頻率反應最敏銳的狀態。但這種調頻並不完美。作者們(men) 推測，肺在聽覺方麵的主要功能是銳化或改善這種調頻，即通過減少由其他物種鳴唱聲引起的神經反應，使內(nei) 耳能夠對來自同一物種的鳴唱聲產(chan) 生相對更強的神經反應。

研究者表示，這些結論表明進化能夠為(wei) 已有的適應指派新的功能。在未來的工作中，他們(men) 希望進一步理解三種聲源（外源、對側(ce) 耳內(nei) 源和肺內(nei) 源）彼此間在物理層麵的相互作用，這種作用決(jue) 定了鼓膜的振動反應。他們(men) 也希望知道，降噪機製在蛙類中分布得有多廣泛。

來源鏈接：

https://eurekalert.org/pub_releases/2021-03/cp-tfh022521.php 

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