鸟类能闻到气味吗?这位鸟类学家揭穿了一个流传已久的神话。

鸟类能闻到气味吗?这位鸟类学家揭穿了一个流传已久的神话。

以下摘录自丹尼尔·惠特克 (Danielle J. Whittaker) 所著的《鸟类的秘密香水:揭开鸟类气味的科学》。版权所有 2022。经约翰霍普金斯大学出版社许可出版。

“鸟类没有嗅觉,所以我不明白你为什么要研究它。”

午餐时间,我们在自助餐厅排队等候时,神经生物学家吉姆·古德森博士随口说出了这句非同寻常的话,让我措手不及。每一种生命形式,甚至植物和细菌,都有感知环境中化学化合物的能力。化学感官,包括嗅觉和味觉,对于避免有害物质(如毒药)和寻找有益物质(如食物)至关重要。然而,一位备受尊敬的生物学家告诉我,一整个动物类别(包括近两万种)都缺乏通常所说的“最古老和最基本的感觉”。这不可能是真的,不是吗?

当时我是印第安纳大学生物系的博士后研究员,那天下午,我和古德森闲聊着我在实验室遇到的困难。我正在研究灰眼灯草鹀,这是一种灰白相间的麻雀,在北美很常见。我感兴趣的是它们为什么会选择特定的个体作为配偶,为什么有时它们忠于配偶,但有时却会欺骗配偶。我特别想探索一组与免疫相关的基因的作用,即主要组织相容性复合体(简称 MHC)。在过去的十年左右,MHC 基因一直是争论的焦点。虽然这些基因产物的主要作用是检测潜在的有害入侵者,如细菌和寄生虫,但研究人员认为 MHC 可能是许多动物,甚至人类性吸引力的基础。我对解决配偶选择之谜的可能性感到兴奋,因此一头扎进了这个项目。 2008 年,鸟类的 MHC 基因研究还不多,但一般认为动物是通过嗅觉来检测 MHC 的。持怀疑态度的古德森博士暗示,由于鸟类无法检测气味,MHC 可能对它们的配偶选择没有影响,因此不值得研究。

尽管我受过良好的进化生物学教育,但我的博士研究方向是灵长类动物学,而鸟类学方面我仍是新手。鸟类与哺乳动物之间的所有差异一直令我感到惊讶。例如,大多数雌性哺乳动物有两个功能正常的卵巢,一个位于身体左侧,一个位于身体右侧。但鸟类只发育左侧卵巢,这会减轻整体体重。与哺乳动物相比,鸟类拥有更高效的循环和呼吸系统,有助于它们将更多的能量用于飞行。事实上,我所知道的大多数差异都是对飞行的适应。这些变化对我来说是直观的,它们是进化如何运作的清晰例子:一种增加动物生存和繁殖能力的特征变得更加普遍,因为这些幸存者会将其传递给更多的后代。同样,降低动物成功率的特征不太可能被传递,因为具有这些特征的动物存活时间较短或后代数量较少。然而,在我看来,失去整个感官似乎不会改善任何人的生存!当然,无法闻到气味会是一个很大的缺点,因为气味对于感知周围的环境很重要。

作者在巴拿马对矛尾侏儒鸟进行鸟类学研究。图片由 Danielle J. Whittaker 提供

由于我的鸟类学教科书没有提到鸟类嗅觉这一话题,我开始在文献中寻找证据来支持古德森看似违反直觉的说法。很快,我发现,尽管科学文献中很少提到,但关于嗅觉缺失的鸟类(即没有嗅觉的鸟类,来自希腊语osmē ,“气味”)的说法已经存在了几十年。古德森等神经生物学家指出,鸟类的嗅球(大脑中从鼻子中的受体接收信息的部分)异常小。然而,并非所有鸟类都表现出这种特征:例如,人们普遍认为,红头美洲鹫会被腐尸的气味所吸引。此外,“管鼻”海鸟因其鼻孔的形状而得名,它们的嗅球相对较大,可以利用气味在海上寻找食物。新西兰的几维鸟是夜行动物,但视力较差,所以它们利用气味在黑暗中探测昆虫和蠕虫。虽然书中承认了这些异常现象,但它们被认为是鸟类嗅觉很弱或完全没有嗅觉这一规则的例外。

传统观点认为,鸟类放弃了嗅觉能力,以换取优越的视力。事实上,大多数鸟类的视力都比任何哺乳动物都要好。猛禽的视力极佳,能看很远的距离——鹰可以从很高的高度探测到小型猎物的运动,猫头鹰进化出了特别大的眼睛,即使在非常黑暗的条件下也能看清东西。

约翰霍普金斯大学出版社供图

除了帮助狩猎之外,视力在配偶选择中也很重要。世界上最耀眼的动物是雄鸟——比如孔雀和天堂鸟。这些鸟有着华丽的尾巴和冠,炫耀着色彩鲜艳的羽毛,主要是为了吸引雌鸟。虽然华丽的羽毛是鸟类公认的特征,但鲜为人知的是,鸟类实际上可以看到比哺乳动物更多的颜色。大多数鸟类具有四色视觉,这意味着它们可以使用视网膜中四种不同类型的视锥细胞受体看到四种颜色。人类和大多数其他灵长类动物只有三色视觉,即红色、绿色和蓝色受体。鸟类的第四种视锥细胞受体使它们能够看到紫外线波长的颜色,这意味着一些在我们看来很暗淡的羽毛颜色实际上对鸟类来说更有趣、更有吸引力。紫外线敏感性还使鸟类能够更清楚地看到茂密的树叶,并在茂密的树叶中更好地导航,因为单个叶子会反射紫外线,因此更加显眼。这些改进的视觉能力具有明显的优势:视力好的捕食者将更容易获得食物,而羽毛更艳丽的雄性将与更多的雌性交配并繁育更多的后代。

但为什么进化出更好的视力要以牺牲嗅觉为代价呢?有什么缺点需要这样的权衡,而不是简单地增强一种感觉?这个概念对我来说毫无意义,我找不到任何科学解释,只有断言。这种对没有依据的“事实”的广泛接受让我很恼火。突然间,我知道我有了一个新的冒险要追求,一个改变了我的研究和生活轨迹的冒险。

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