尽管食蚜蝇外形像蜜蜂，但它们只有嗡嗡声，没有蜇人的能力。这些无害的昆虫，与蠓的亲缘关系比黄蜂更近，它们通过条纹、高对比度的颜色和狭窄的腰部模仿它们遥远的、会蜇人的表亲。理论上，“披着黄蜂外衣的苍蝇”利用这种策略来躲避潜在的捕食者，而无需付出进化出毒液和注射器的代价。但实际上，这种策略的效果如何仍是一个悬而未决的问题。
食蚜蝇的模仿质量参差不齐——从细致的伪装到昆虫界相当于万圣节派对上戴一对猫耳朵的程度。进化学家们长期以来一直质疑，为什么有些食蚜蝇会花费精力进行如此不准确的模仿，以及为什么这种拙劣的模仿会在种群中持续存在。
一项新研究提供了一种可能的解释。根据 7 月 2 日发表在《自然》杂志上的一项研究，即使是可疑的模仿者也能迷惑某些捕食者，如蜘蛛和螳螂。相比之下，其他捕食者则更难欺骗。研究人员使用非传统的方法，展示了鸟类在区分黄蜂模仿者和真正的黄蜂方面有多么出色，以及哪些特定特征起到了关键作用。
打印昆虫嵌合体
该团队创建了复杂的 3D 打印模型，模拟了假设的昆虫嵌合体，以探索从 100% 黄蜂到完全是苍蝇的整个范围。在对野生鸟类、家鸡和无脊椎动物进行的四项实验中，他们观察了不同潜在捕食者对各种人造模仿者的反应。
“这是一种新颖的方式来提出文献中经常讨论但并未得到严谨验证的问题，”卡尔顿大学（渥太华）进化生态学家Tom Sherratt告诉《环球科学》。Sherratt 没有参与这项研究，但他与人合写了一篇关于该研究的《新闻与观点》文章。“我认为这是一篇很棒的文章，”他说，“他们对这些 3D 打印昆虫有一个绝妙的想法。”
大多数关于模仿的先前研究都使用真实的昆虫标本或粗糙的刺激物（如彩色方块）来检验捕食者的反应。但这些方法都有局限性。要么刺激物粗糙，难以评估结果，要么“你仅限于大自然中的东西，”这项研究的主要作者、英国诺丁汉大学进化生物学家Christopher Taylor告诉《环球科学》。相比之下，3D 打印开启了无限的可能性。Taylor 和他的同事们能够对他们实验中使用的模型进行精细调整，以获得所需的特征组合，并更好地评估某些变化相对于其他变化的重要性。
他们发现，大山雀 (Parus major)，一种常见的欧洲鸣禽，拥有高度挑剔的目光。经过短暂的训练后，野生大山雀能够分辨出大多数假黄蜂。它们还能轻易区分混合了不同目标特征的“万能型”模仿者和真实有毒昆虫的模型。Taylor 和他的多位合著者还发现，在近期孵化的家鸡进行的试验中，颜色和大小是成功模仿者最关键的方面，而形状和图案则不太重要。最后，他们发现，与鸟类相比，蟹蛛和螳螂更容易被不准确的黄蜂模仿者所欺骗，这解释了为什么进化会引导一些苍蝇采取折衷的策略。
“在某些情况下，但不包括所有情况，[拙劣的模仿者]能够持续存在，因为它们可以侥幸逃脱。它们不需要在所有方面都超级准确就能欺骗捕食者——但有一个前提，那就是取决于它们的主要捕食者是什么，”Taylor 解释说。
换句话说：如果你的主要威胁是其他昆虫或蜘蛛，那么看起来不好吃且可能具有危险性，其代价较低。如果你对鸟类来说特别美味，你可能得更努力。
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大山雀的谜题和蜘蛛竞技场
为了得出这一结论，科学家们首先对真实的黄蜂和苍蝇进行了 3D 扫描，然后利用这些数字化昆虫来构建假的昆虫。他们打印了真实昆虫的塑料版本，以及从 25% 到 75% 相似度的苍蝇/黄蜂混合变体，两种真实黄蜂之间的混合体，以及黄蜂/苍蝇嵌合体中颜色、大小、形状或图案为模仿重点的版本。
在他们的第一个实验中，科学家们向野生大山雀展示了由带盖小碟组成的拼图网格。每个碟子上面都有一个 3D 昆虫模型。在苍蝇或苍蝇混合体下方，研究人员放置了一条美味的 mealworm。黄蜂容器中什么都没有。经过几周的观察，他们记录了鸟类接近容器的顺序。在简短地教导大山雀苍蝇代表奖励而黄蜂代表浪费时间后，鸟类很容易就能区分出连逼真的苍蝇模仿者和黄蜂。研究结果显示，鸟类显著偏爱苍蝇和苍蝇混合体盒子，而非黄蜂盒子。
该团队还通过一项试验验证了鸟类从模型中学到的知识是否适用于真实事物，该试验中一些塑料昆虫被替换成了固定的、死去的昆虫。他们发现，鸟类将真实的苍蝇与食物联系起来，而将真实的黄蜂与较低的奖励可能性联系起来。
在另一项实验中，他们进行了类似的试验，但使用了两种不同物种的黄蜂模型以及介于两者之间的混合体。他们发现，鸟类很容易区分这些昆虫模型，并且很容易学会塑料复制的真实黄蜂没有食物提供，而混合“模仿者”则值得去觅食。
然后，Taylor 和同事向雏鸡展示了不同版本的假设黄蜂模仿者，以找出哪些特征对于阻止捕食者最为重要。在食物奖励训练后，他们测量了雏鸡攻击或检查昆虫模型所需的时间。当昆虫模型是黄色和黑色，或尺寸与普通黄蜂相匹配时，鸟类会推迟啄食的时间。而黄蜂状的图案和形状的威慑作用则较小。
在他们的无脊椎动物试验中，该团队将跳蛛、蟹蛛和螳螂放在一个竞技场中，每次只放一种 3D 打印昆虫，范围从完整的苍蝇到真正的黄蜂。在塑料黄蜂存在的情况下，研究人员通过戳刺大多数测试对象的腹部来实施“惩罚”。无论是经过训练还是未经训练，螳螂和蟹蛛对苍蝇和黄蜂的反应都明显不同，并且比鸟类更谨慎地对待程度较低的中间模仿者。跳蛛，因其视觉比许多其他无脊椎动物更好，更能区分混合体和真正的黄蜂。
Sherratt 表示，仅凭其中任何一项实验“都将是很好的论文”。“但事实是，我们把所有这些都放在同一个屋檐下，这才是真正让这篇论文如此有趣和富有想象力的地方。”
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生物学的新前沿
尽管富有想象力，但3D 打印确实存在局限性。首先，塑料昆虫模型只是视觉线索。Taylor 指出，它们无法复制真实的、活的食蚜蝇或黄蜂的行为、声音或化学方面。很有可能这些可打印性较差的特征可能是捕食者选择猎物和学习避免不愉快经历的一部分。此外，研究中的鸟类是在奖励/无奖励的基础上进行训练和测试的。Sherratt 说，在自然界中，攻击黄蜂的风险不仅仅是可能错过一顿饭，还可能受伤。在这些更高风险的条件下，现实中的鸟类可能比在实验中更不愿意接近黄蜂模仿者。
尽管如此，Sherratt 认为这项研究是进入生物学研究新领域的一次“雄心勃勃”的尝试。他设想科学家们使用类似的方法来探索性选择和其他形式的模仿。
Taylor 希望他们探索想象出的适应性方法能够更清晰地解释为什么以及何时物种会稳定成一种长期形态。
“这涉及到进化这个更大的问题，”他说。“你在大自然中看到了各种各样的适应，但一个特定物种在达到顶峰之前需要有多大的适应性？”
