1997年,一群科学家在两个不同的孵化器中饲养了几枚鸡蛋:一个正常的、无菌的孵化器,另一个则充满了草莓甜美的果香。有时,他们甚至直接将实验组的蛋壳涂抹上草莓香精。
小鸡孵化后,令科学家们感到有趣的是,那些在胚胎时期接触过草莓的小鸡非常喜欢它的气味和味道:它们喜欢草莓味的水,并在草莓香味的空间里花费更多时间。
喜欢草莓对鸡的生活影响不大,但从那时起,动物王国越来越多的研究开始注意到,许多卵生动物在胚胎时期就已经开始通过触摸、嗅闻和透过蛋壳看到来感知周围环境、捕食风险和食物的可获得性。
“我们一直以来都认为蛋没有强大的能力,” 在波士顿大学研究青蛙胚胎学习的生物学家 Karen Warkentin 说。她补充道,“当然,在某些方面,这是真的——它们活动能力不强,发育也不完善——但蛋仍然受到进化的法则约束。”
胚胎的自然选择
Warkentin说:“在不同情况下做同样的事情通常是一个坏主意。‘适当地应对你的环境是一项进化上有益的、能提高适应度、改善成功的行为。’”
Warkentin说,由于蛋的数量远远多于成年动物,而且很多都会死亡,因此在蛋的阶段存活的自然选择可能非常强大。现在,研究人员想知道这是否也能帮助动物适应更大的、系统性的威胁,如气候变化。
Warkentin说:“我怀疑还有很多其他的胚胎也使用多种信息[来了解它们的环境]。只是没有得到很好的记录。”
一些胚胎会从周围环境中学习,以便在孵化后能够有效地改变它们的外观和行为。
环纹蝾螈
环纹蝾螈(Ambystoma annulatum)胚胎能够感知它们水中的其他捕食性蝾螈释放的化学物质,孵化后,它们更有可能保持静止并寻找庇护所以避免被捕食。普通青蛙(Rana temporaria)孵化时身体特征会发生调整,比如身体变得更短、更粗壮,尾鳍也更向外张开,以便在胚胎时期感知到周围的捕食性甲虫幼虫后,能够更好地保护自己。
盘足蟾
尽管墨西哥盘足蟾(Spea multiplicata)的蝌蚪还在湿滑的卵中蠕动,但未出生的它们已经知道,孵化后它们需要长出强壮的下颚。根据2023年的一项研究,这些胚胎已经感知到它们所在的水中是否富含它们最喜欢的食物——仙女虾。它们已经调整了下颚的大小和强度,以便在孵化后能成为更强大的捕食者。
法老墨鱼
法老墨鱼(Acanthosepion pharaonis)在透明的卵囊中发育,这有助于它们看到捕食者并了解新的捕食者。当科学家将法老墨鱼胚胎与不起眼的公子小丑鱼放在同一个水箱中饲养时,起初,胚胎保持静止。但当他们在公子小丑鱼被放入的同时,在水箱中喷墨——成年墨鱼在需要防御时会喷墨——这些墨鱼胚胎,尽管还在蛋里,却开始了解到公子小丑鱼可能是捕食者。它们开始在胚胎时期进行伪装,使自己难以被发现。
红眼树蛙
如果红眼树蛙(Agalychnis callidryas)胚胎感知到有蛇在附近准备攻击,它们可以提前从蛋中孵化。胚胎感知到蛇在它们周围滑动的振动,可以提前从蛋中跳出,以逃避可能的扑食。这是Warkentin在 90 年代首次发现的。如果它们感知到附近有会吃蛋的黄蜂或会杀死蛋的真菌,它们也会做出同样的反应。
Warkentin说:“它们利用一系列感官信息。这是一个真正丰富、多方面感官世界。而且它变化非常快。Warkentin会研究处于特定发育阶段的胚胎,它们可以完美地感知缺氧,但却不知道附近是否有蛇在爬行。‘随着它们的发育,不同的信息流开始出现,它们随着发育会利用越来越多的信息,’Warkentin说。”
然而,并非所有的树蛙都精通这项技能。滑翔树蛙的胚胎在逃避吃蛋的蛇时表现很差,成功率只有大约 9%,而它们的红眼近亲的成功率高达 77%。当研究人员将滑翔树蛙胚胎移植到更成功的物种的卵中时,他们发现厚实且呈凝胶状的卵比薄而僵硬的滑翔树蛙卵更能帮助逃避捕食。移植后,滑翔树蛙的逃生成功率近乎翻了两番。
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胚胎学习帮助物种生存
然而,威胁不一定都是迫在眉睫的。根据越来越多的研究,像气候变化这样剧烈的威胁也是胚胎正在学习适应的。例如,生活在陆地上的青蛙可以提前孵化以躲避热浪。它们也可以提前孵化以躲避干旱期,Warkentin团队在2024年发表的新研究表明,它们之所以能够做到这一点,归功于它们感知周围氨浓度累积的能力。
Warkentin说,虽然科学家们还没有关于这是否是由于近期气候变化导致热量和干旱增加而产生的进化反应,或者只是“巧合”,但这确实是胚胎可以利用的优势。
Warkentin说:“气候变暖、变干‘将会杀死很多卵’。‘但如果对那些敏感性更强的个体有所降低死亡率,它可能会提供一些,一些余地。’”
Warkentin说:“这可能会有帮助。我们不知道能有多大帮助。”
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生理学与行为。 鸡胚胎的化学感觉学习
Vocabulary.com。 卵生
波士顿大学生物学家。Karen Warkentin
皇家学会 B 会刊。 胚胎学习与掠食者的鬼魂
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实验动物学杂志。 B 部分,分子和发育进化。 升高的氨气指示红眼树蛙孵化:一种逃离干燥卵的机制















