研究了那麼多的「混血」鳥寶寶，依舊解不開語言學習的迷題

最新 06-15

鳴禽的幼鳥通常通過向臨近的同類雄性學習來習得歌唱本領，而大自然中不乏多種物種並存，特別是相近物種並存的情況。如果一隻鳴禽幼鳥的生活環境中充滿了親緣關係相近的鳥類的歌聲，那麼在這種「雙語」甚至「多語」的情況下，小鳥會不會學錯了語言呢？要知道歌唱本領往往是小鳥求偶的關鍵，如果唱的不對，小鳥可能無法成功地找到同類配偶，說不定還可能會發展跨物種「戀情」。換言之，能否正確識別同類叫聲是個體是否可以成功找到同類配偶，以及維持不同物種間的生殖隔離的關鍵。

繪圖：莘莘

所幸的是，幼鳥具備了區分同類和不同類的叫聲的能力，之前一項關於9天大的白領姬鶲（Ficedula albicollis）的研究發現，與聽到異類的叫聲相比，幼鳥聽到同類叫聲後新陳代謝水平會增強。但是幼鳥這種在複雜的「多語」情況下識別出它應該學習的「母語」能力背後的機制還不甚清晰。這種關鍵性的能力是先天由基因決定的呢，還是通過後天習得的呢？近日，一組來自瑞典烏普薩拉大學（Uppsala University）的科學家通過研究白領姬鶲（Ficedula albicollis，最後一個字中文念wēng）和斑姬鶲（Ficedula hypoleuca）找到了這個問題的答案，並將研究結果發表在在《自然》雜誌上。

繪圖：莘莘

白領姬鶲和斑姬鶲同屬於雀形目鶲科，分布地區互有重疊：白領姬鶲主要分布在歐洲東南部和亞洲西南部，冬天的時候會遷徙至非洲撒哈拉以南地區；斑姬鶲主要分布與歐洲和西亞，冬天則主要遷徙至西非地區。這項研究主要針對的是共同生活在瑞典厄蘭島上的白領姬鶲和斑姬鶲種群。在該島上，這兩種物種之間存在著一定的跨物種配對的現象——約有6%的夫妻檔是混搭組合。

自2002年起，該組科學家在厄蘭島上安放了多處鳥巢來監測研究這兩種鳥類的行為，這項研究中的實驗所採用的鳥巢安置區域主要集中在厄蘭島北部，共有11個鳥巢安置區，其中7個區域主要分布著白領姬鶲，剩下4個區域則主要分布著斑姬鶲。

白領姬鶲和斑姬鶲的叫聲的頻率特點互不相同，而這兩種鳥類的幼鳥都是通過對臨近成年雄性的印隨效應來學習唱歌的本領。為了研究幼鳥對叫聲的識別，科學家們共錄製了36組雄性白領姬鶲和41組雄性斑姬鶲叫聲的音頻，並向10天大的幼鳥播放不同的叫聲音頻。實驗發現，無論是白領姬鶲還是斑姬鶲的幼鳥都會對同類叫聲表現出傾向性：聽到同類的叫聲時幼鳥會發出更多乞食的叫聲、更多地望向鳥巢開口以及更多地移動。

繪圖：莘莘

以前的研究表明，幼鳥的歌唱學習從幼鳥還未從蛋裡面孵化出來就開始了。比如，壯麗細尾鷯鶯（Malurus cyaneus）在孵蛋的時候會發出被稱為「孵化叫聲的」特定的叫聲，而孵化後的小鳥發出的乞食叫聲中則會含有一些來自母親孵化叫聲中的元素。通過對暗號，壯麗細尾鷯鶯可以識別出哪些是自己親生的孩子，哪些則是寄生的狹嘴金鵑。

那麼，幼鳥更青睞同類的叫聲是不是因為它們在蛋中的經歷使得它們對同類的叫聲更加熟悉呢？為了回答這個問題，科學家們採用了「混合孵化」實驗，將11個白領姬鶲鳥巢的蛋與斑姬鶲鳥巢的蛋進行完全替換，這樣幼鳥還在蛋里的時候，接受的則是非同類叫聲的「卵教」。實驗發現，即便是由不同類的家長孵化，幼鳥依舊會在聽到同類叫聲的時候發出更多乞食的叫聲。這說明，這種對同類的叫聲的傾向性並不取決於小鳥的「卵教」。

造成這種傾向性的另一個可能原因是母體效應，比如蛋黃中的激素沉積被認為對幼鳥的神經系統發育有重大影響。如果這種傾向性的確是由母體效應造成的，那麼這種傾向性則應該是針對小鳥母親品種的叫聲，而與小鳥父親的品種無關。然而，實驗結果否定了這種假設。研究人員對16組混合家庭進行了相同的實驗，結果發現無論是白領姬鶲母親和斑姬鶲父親配對的混合家庭，還是反過來由斑姬鶲母親和白領姬鶲父親配對的混合家庭，幼鳥都會對斑姬鶲的叫聲作出更多反應。並且在這種混合家庭的情況下，跟斑姬鶲媽媽的孩子相比，白領姬鶲媽媽的孩子對斑姬鶲的叫聲反應更強烈，這恰與母體效應的假設相反。

接下來研究人員將目光移向鳥類的性別染色體Z染色體。鳥類的雄性有一對Z染色體，而雌性有一個Z染色體一個X染色體。如果對同類叫聲的傾向於是由Z染色體上的基因造成的，混合家庭的雌性幼鳥，考慮到她的Z染色體來自父親，則應該更青睞於父親種類的叫聲。同樣地，科學家並未發現支持這種解釋的實驗結果。混合家庭的幼鳥無論父母的組合類型或幼鳥的性別如何，都會對斑姬鶲的叫聲作出更多反應，這說明決定鳥類對同類叫聲的傾向性的等位基因應該位於常染色體上，並且斑姬鶲在該等位基因上具有更大優勢。在這種優勢的作用下，混合家庭的後代則會更傾向於與純種的斑姬鶲交配，造成了從白領姬鶲到斑姬鶲的基因漂移。

這項研究受樣本數目所限，並不能進一步驗證常染色體和性別染色體或者母體效應之間是否存在交互作用，但實驗結果表明了幼鳥對同類叫聲的傾向性並不取決於後天的「卵教」，同時與母體效應無關。幼鳥識別同類叫聲的關鍵能力是天生的，由常染色體上的等位基因所決定。這個結果說明，對於鳴禽而言，即使是相似物種之間也存在基因分化，並且幼鳥對同類叫聲的區分可能對鳴禽的物種形成有重要作用。

作者名片

編輯：婉珺

排版：小米

題圖來源：123RF

滑動閱讀參考資料：

[1]Wheatcroft, D., & Qvarnstr?m, A., Genetic divergence of early song discrimination between two young songbird species， Nature Ecology & Evolution 1, Article number: 0192 (2017)

doi:10.1038/s41559-017-0192

[2]McFarlane, S. E., S?derberg, A., Wheatcroft, D. & Qvarnstr?m, A. Song

discrimination by nestling collared flycatchers during early development.

Biol. Lett. 12, 20160234 (2016).

[3]http://www.guokr.com/article/386038/

科學人問答

歡迎個人轉發到朋友圈

本文來自果殼網

GIF/1K