鸟能闻到气味吗?这位鸟类学家正在揭穿一个长期存在的迷思。

这归结于感官之间的权衡。或者并非如此?Danielle J. Whittaker 在她的新书中探寻真相。
Northern fulmar seabird sitting on a grassy hill with small pink flowers
事实证明,管鼻鸟(如北海鸥)拥有敏锐的嗅觉。Deposit Photos

以下摘自 《鸟类的秘密香气:揭开鸟类气味科学的面纱》 ,作者 Danielle J. Whittaker。版权所有 © 2022。经约翰霍普金斯大学出版社授权出版。

“鸟类没有嗅觉,所以我不明白你为什么还要研究这个。”

这句话是一位神经生物学家 Jim Goodson 博士在午餐时排队等候时随口说出的,让我感到非常意外。生命中的每一种形式,甚至植物和细菌,都能够感知其环境中的化学物质。化学感觉,包括嗅觉和味觉,对于避开有害物质(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却告诉我,一个完整的动物类别,近两万个物种,竟然缺乏“最古老、最基本的感觉”。这不可能对吧?

我当时是印第安纳大学生物学系的博士后研究员,那天下午,我正和 Goodson 随意聊着我在实验室遇到的困难。我当时正在研究暗眼雀,一种在北美常见的灰白色麻雀。我感兴趣的是它们为什么会选择特定的个体作为配偶,以及为什么它们有时会忠于伴侣,但有时又会出轨。我特别想探索一种称为主要组织相容性复合体(MHC)的免疫相关基因家族的作用。MHC 基因在过去十年左右一直备受争议。尽管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。我满怀希望地认为可以解开配偶选择的奥秘,于是全身心地投入到这个项目中。2008 年,鸟类的 MHC 基因研究还不多,但总的来说,动物被认为是通过气味来检测 MHC 的。那位疑虑重重的 Goodson 博士暗示,由于鸟类无法感知气味,MHC 可能对它们的配偶选择决策无关紧要,因此不值得研究。

虽然我在进化生物学方面受过良好的教育,但我的博士研究方向是灵长类动物学,我当时对鸟类学还很陌生。鸟类与哺乳动物的各种不同之处常常令我感到惊讶。例如,大多数雌性哺乳动物有两个功能正常的卵巢,一个在身体的左侧,一个在右侧。但在鸟类中,只有左侧卵巢会发育,这减轻了整体体重。与哺乳动物相比,鸟类的循环和呼吸系统更高效,这有助于它们将更多能量用于飞行。事实上,我所知道的大多数差异都是适应飞行的表现。这些变化对我来说很有道理,它们清楚地展示了进化是如何运作的:一个能提高动物生存和繁殖能力的性状,由于能够将这些性状遗传给更多后代,因此会变得更加普遍。同样,那些降低动物成功率的性状,由于拥有这些性状的动物生存时间较短或后代数量较少,因此不太可能被遗传下去。然而,失去一种完整的感官似乎并不会提高任何动物的生存能力!当然,无法嗅探会是一个巨大的劣势,因为嗅觉对于感知周围环境至关重要。

Ornithologist in a pink bandana and black t-shirt holding a small black manakin bird in a red cap in a blue gloved hat and grinning at the camera
作者在巴拿马进行鸟类学研究,拍摄了带状尾巴的manakins。由 Danielle J. Whittaker 提供

由于我的鸟类学课本对鸟类嗅觉的内容含糊其辞,我开始查阅文献,寻找支持 Goodson 似乎有违常理的说法。很快,我发现关于“嗅觉缺失”(anosmic)的鸟类——也就是说,没有嗅觉的鸟类(源自希腊语“osmē”,意为“气味”)——的说法已经流传了几十年,尽管它们很少在科学文献中提及。像 Goodson 这样的神经生物学家指出,鸟类的嗅球——大脑接收来自鼻部感受器信息的区域——相对较小。然而,并非所有鸟类都表现出这种特征:例如,人们普遍认为秃鷲会被腐肉的气味吸引。而且,“管鼻”海鸟,之所以这样称呼是因为它们鼻孔的形状,拥有相对较大的嗅球,并且可以通过气味在海上找到食物。新西兰的几维鸟是夜行性的,但视力不佳,因此它们利用嗅觉在黑暗中探测昆虫和蠕虫。虽然这些异常现象在书中得到了承认,但它们被呈现为鸟类嗅觉能力很弱或完全没有的例外。

传统观点认为,鸟类为了获得卓越的视力而牺牲了嗅觉能力。事实上,大多数鸟类的视力都非常出色,比任何哺乳动物都好。猛禽拥有出色的视觉敏锐度,可以看到很远的距离——老鹰可以从高处发现小型猎物的移动,而猫头鹰进化出了特别大的眼睛,以便在非常黑暗的条件下也能看清东西。

The Secret Perfume of Birds by Danielle J. Whittaker book cover on a light blue background with two hoopoes framing the black serif text
约翰霍普金斯大学出版社提供

除了帮助捕猎,视力在配偶选择中也很重要。世界上最华丽的动物中有许多雄鸟——想想孔雀和天堂鸟。这些鸟类拥有华丽的尾巴和头冠,展示着色彩鲜艳的羽毛,主要目的是吸引雌性。虽然夸张的羽毛是鸟类一个普遍的特征,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。大多数鸟类是四色视者,这意味着它们可以看到四种颜色,利用视网膜中四种不同类型的锥状细胞感受器。人类和其他大多数灵长类动物只有三色视者,拥有红色、绿色和蓝色感受器。鸟类第四种锥状细胞感受器使它们能够看到紫外线波长的颜色,这意味着有些对我们来说看起来暗淡的羽毛颜色,对鸟类来说实际上更具吸引力和魅力。紫外线敏感性还使鸟类在茂密的树叶中看得更清楚,导航更好,因为叶子会反射紫外线,从而更加突出。这些增强的视觉能力具有明显的优势:拥有良好视力的捕食者在获取食物方面会更成功,而羽毛更艳丽的雄性将与更多的雌性交配并繁衍更多的后代。

但为什么进化出更强的视力要以牺牲嗅觉为代价呢?是什么劣势需要这样的权衡,而不是简单地增强一种感官?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。这种对一个未经证实的“事实”的广泛接受让我很不舒服。突然,我知道我有一个新的冒险要去追求,一个改变了我研究方向和人生轨迹的冒险。

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