50 多年前，研究人员发现，鸡在孵化前就开始学习母亲的叫声。这项研究发表在 1967 年的《科学》杂志上，证明鸡胚胎以某种方式聆听着外部世界，并对信息进行解读和存储。
而且，这不仅仅是鸡胚胎。根据一篇新的综述文章，多种多样的动物胚胎在蛋内或子宫内都能感知外部的声音和振动。
“真正令人惊讶的是，（胚胎）利用声音的普遍性有多高，”该研究的主要作者、澳大利亚迪肯大学行为生态学家 Mylene Mariette 说。“胚胎不像我们通常认为的那样与外部世界隔绝。”
这项新研究发表在《生态学与进化趋势》杂志上，考察了从昆虫到两栖动物再到哺乳动物的动物界的研究，这些研究表明它们在“出生前”（出生或孵化前）就能感知声音或振动并以某种方式做出反应。Mariette 说，对声音的一个常见反应是策略性地协调、延迟或加速孵化。“所有产卵的动物似乎都在这样做。”
例如，蝽类利用同伴破壳而出的声音来协调同步孵化，而红眼树蛙则会提前孵化以应对附近捕食者的声音。
但让 Mariette 对这个话题产生兴趣的第一个例子，来自于她对斑胸草雀的研究。这种小型群居鸟类适应了澳大利亚中部沙漠的生存环境。为了在炎热的环境中降温，它们会像狗一样喘气，发出“热叫声”——气温越高，喘气越频繁。
在 2016 年的一项研究中，Mariette 发现，父母频繁的热叫声似乎向斑胸草雀胚胎发出信号，表明它们即将进入一个异常炎热的时节。它们的蛋在父母的身体下被孵化，在恒温环境中，无法独立感知外部温度，因此热叫声为未孵化的小鸟提供了它们原本无法获得的信息。这些新数据似乎转化为长期的发育变化；在暴露于热叫声后孵化的斑胸草雀幼鸟表现出不同的性状，例如生长缓慢，这使它们更能适应高温环境。
将声音转化为生理变化的关键在于幼鸟的基因。“任何持续存在并改变发育的生物学变化都将涉及基因表达的变化，”克莱姆森大学分子生物学家兼神经科学家 David Clayton 说，他研究成年鸟类的基因表达变化，也是这篇综述文章的作者。
这些基因表达的微调也称为表观遗传学变化。在表观遗传学变化中，实际的 DNA 密码保持不变，但这些基因的影响会通过改变 DNA 转化为蛋白质的程度而被放大或沉默。蛋白质才是真正执行基因功能的，因此，如果将 DNA 转录为蛋白质（中间经过一些步骤）的分子被阻止，基因就会被有效地开启或关闭。
胚胎如何首先检测声音的问题更为复杂。研究人员为哺乳动物和鸟类等动物提供了一种可能性。尽管胚胎中的耳朵和负责解读声音的大脑部分尚未完全形成，但其他发育中的大脑区域，如涉及情绪的杏仁核，可以在无意识的声音检测和解读中发挥作用。然而，并非所有的大脑都相同。例如，昆虫大脑没有杏仁核，结构完全不同，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的行为生态学家 Mark Hauber 说，他曾在 2018 年发表了一篇相关的综述文章，仅关注鸟类。
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该领域以前的工作主要集中在鸟类和人类，因为它们都具有学习叫声的能力。但是，Hauber 说，这项新研究表明，“重要的是听觉，而不是学习。”如果胚胎能够感知声音，它就能做出反应。
这种能力意味着胚胎即使在产卵后也能不断地与环境互动，使它们能够在没有生理联系的情况下适应快速变化。“它们可以获得环境的更新，”Mariette 说，“无论是热浪还是捕食者，这为它们提供了更多信息来根据具体情况调整发育。”
对于哺乳动物和其他在体内孕育后代的动物来说，胚胎解读声音的能力可能与内部线索（如母亲的压力激素水平）相结合，从而将特定的噪音与情境联系起来，Mariette 说。例如，如果一只怀孕的雌鼠和它体内的胚胎都听到声音，并且雌鼠的压力激素水平升高，胚胎可能会开始学会认为这种声音预示着威胁。
然而，除了个体动物的发育之外，胚胎对声音线索的反应可以使某些物种——如斑胸草雀——比以往任何时候都更好地适应快速的环境变化，如气候变化，Mariette 说。这也可能意味着噪音污染的危害可能比之前想象的更大。 研究已经表明，交通噪音等噪音污染通过增加动物的压力和阻碍它们作为幼体和成体的交流能力来伤害动物，但这种干扰过程可能更早开始——在蛋或子宫里。
最后，这项新研究对发育生物学中关于先天与后天（nature versus nurture）的长期观念提出了挑战。科尔盖特大学的神经科学家 Wang-chun Liu 说，以前人们普遍认为动物天生就具备某些特定的性状。但如果动物从胚胎阶段就开始对环境做出反应，那么一些先天行为实际上可能是外部环境的产物。“如果这个结果确实一致，我认为这可能对我们如何看待什么是先天行为和什么是后天学习的行为有很大的影响，”Liu 说。
尽管 Mariette 的关注点与其说是这个宏大而悬而未决的问题，不如说是研究更多声音线索的机会，但她确实说：“当我们考虑到（胚胎）能从声音中获得的所有信息时，它极大地改变了我们对胚胎发育的看法。”
