我们都知道鸡蛋是什么样子的，对吧？嗯，我们可能比自己想象的知道得少——鸟蛋可以是球形、泪滴形、椭圆形，以及介于两者之间的任何形状。一个跨学科的科学家团队可能在破解这些不同形状是如何形成的奥秘方面取得了进展。
《科学》杂志上的一项新研究表明，飞行能力上的差异可能早在蛋形成时就开始了：能够翱翔天空的鸟类拥有更椭圆形、不对称的蛋，而陆地鸟类（如鸵鸟）则拥有更球形的蛋。
“我的同事和我对蛋的形状多样性印象深刻，”该论文的第一作者、普林斯顿大学助理教授玛丽·斯托达德说。“鸟蛋都服务于相似的功能：滋养和保护正在发育的雏鸟。但尽管它们功能相同，却演化出了不同的形状。”
并非所有鸟蛋都像超市里的那样；鸟类蛋的广阔景观实际上涵盖了更广泛的形状范围。例如，褐雕鸮的蛋几乎是完美的球形，而鹬科鸟类的蛋则是泪滴形。
研究人员的第一步是用两个测量值来描述这种多样性。首先，椭圆度：从一个球体开始，当你将其拉伸时，它会变得更椭圆。其次，不对称性：有时，蛋的一端比另一端更尖。每个测量值都是一个连续体——值可以落在哪都可以——通过将它们结合起来，你可以描述几乎任何蛋。不对称且椭圆？就像泪滴形。对称且球形？那是球形，显而易见。
研究人员沿着这两个轴绘制了1400个物种的50000个不同蛋形，并惊讶于其惊人的多样性——比其他卵生脊椎动物的蛋要多。他们发现大多数蛋都介于两者之间，就像鸡蛋一样：比球体稍微椭圆一些，并且有些不对称。但这些形状是如何产生的呢？
先前的研究表明，形状是由蛋的柔性膜决定的，这是一层位于硬壳下方的保护层。这项研究更进一步，提出了膜的形状是如何被决定的。它表明，蛋不同部分的膜的特性——例如厚度和弹性——决定了膜的形状如何响应压力的变化。研究人员创建了一个计算模型，展示了改变蛋某些部分的膜特性如何影响整体形状。
为了确定这些独特形状的生物学意义，斯托达德和她的同事将蛋的形状与其他特征进行了比较，例如体重、巢的大小和翼长指数（基于翅膀不同部分的尺寸估算的飞行能力）。
他们的一些发现是意料之中的；例如，较长的蛋往往孵化出较大的鸟。但他们最令人惊讶的发现是，飞行能力是预测蛋形状的最佳指标；擅长飞行的鸟类产下更椭圆、更不对称的蛋。斯托达德和她的同事认为，为了具有空气动力学特性，飞行中的鸟类必须拥有流线型的身体，这限制了蛋可能达到的最大宽度。然而，鸟类仍然需要生产足够蛋黄和蛋清的蛋。在给定半径的蛋中，更椭圆和不对称的蛋可以最大化所包含的体积，这对于飞行鸟类来说是有利的。
进行这项研究的团队跨越了许多不同的领域——生物学、计算机科学、物理学、数学——斯托达德将这项研究的广度归功于这个跨学科团队。
“拥有不同的视角使我们能够以不同的方式理解蛋形的多样性，同时关注力学和功能，”斯托达德说。“我们能够同时提出‘如何’和‘为什么’的问题。”
斯托达德不认为这项研究否定了先前关于蛋形状的研究。她表示，传统的观点一直是蛋的形状由巢穴的位置和巢中蛋的数量决定，而且在较小的范围内这可能仍然是正确的。“我们在全球范围内发现的可能并不总是与我们在小群体中看到的一致。”
在未来的工作中，研究人员希望更深入地研究蛋膜和不同鸟类的身体构造，以查看它们是否支持本研究的模型。斯托达德说，他们还想回溯历史，看看恐龙蛋的形状与鸟蛋有何不同，因为初步结果表明，不对称蛋是在鸟类开始从其他物种分化出来的时候演化出现的。
