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【Gene思書齋】鳥的超強感官

Gene Ng_96
・2014/06/02 ・2558字 ・閱讀時間約 5 分鐘

鳥,是大家都非常非常熟悉的動物,熟悉到甚至平時都不會注意牠們的存在。可是,有沒有人知道,鳥類如果以最嚴格的生物學意義而言,牠們其實就是一種爬蟲動物,而且還是一種不折不扣的恐龍。

沒錯,鳥類真的就是恐龍,而恐龍嚴格來說,也沒有完全在地球上絕種,只是牠們飛上天變成了鳥存活了下來!那我們認知的恐龍又是啥?事實上,所謂的「恐龍」 (dinosaurs),指的就是「非鳥類恐龍」(nonavian dinosaurs),而鳥則是「鳥類恐龍」(avian dinosaur),鳥類的祖先是有羽毛的恐龍,電影《侏羅紀公園》(Jurassic Park)裡最接近鳥類的,應該就是粉恐怖的迅猛龍。所以我會跟朋友打賭,說輸了請他們吃恐龍肉排,如果真的輸了,就請吃雞排XD

如果大家有這樣生物學的認知,那麼我的夢想--複製侏羅紀公園就不會是空想了,而事實上,我真的就是看了《侏羅紀公園》(Jurassic Park)的小說才決定念生命科學的。我們要做的,就是研究非鳥類恐龍到鳥類恐龍之間,在基因體的層次上發生了啥有意義的變化,然後用逆向工程為之,不信的話請看這個影片

那究意是怎麼回事,讓鳥類不僅和爬蟲動物很不像,而且也和牠們的祖先恐龍超級不像呢?就是因為在鳥類這一群動物中,演化出許許多多獨特的特徵,就肉眼看得到的,就有喙、羽毛、翅膀,以及許多解剖學特徵,而肉眼不易看到的,還有很多生理學特徵。這些特徵不僅是鳥類的創新,而且還快速地演化出許許多多繁複的多樣性,讓鳥類遍及全球。

鳥類有趣的特徵,是賞鳥好愛者最大的樂趣,在這個演講中,我僅道出冰山一角的一角。鳥類還有很強之處,就在這本好書《鳥的感官:當一隻鳥是什麼感覺?》Bird Sense: What It’s Like to Be a Bird?)。這本好書入圍皇家學會科學圖書獎(Royal Society Prizes for Science Books )、英國《獨立報》(The Independent)2012自然類年度好書、英國《衛報》(The Guardian)2012自然歷史類年度好書、《英國鳥類》(British Birds)雜誌暨英國鳥類學信託組織(British Trust for Ornithology)2012年度鳥類書籍、泛科學Pansci.tw 2014年5月選書。

《鳥的感官》作者柏克海德( Tim Birkhead )是英國雪菲爾大學教授,研究鳥類的行為及演化。他對鳥類的感官能力的好奇,以及對鳥類的熱愛,讓他寫出這些很有趣的好書。不僅菜鳥會在這本書學到許多新知,就是賞鳥老手也會有很多收獲。

讀了《鳥的感官》, 我們人類當然還是無法真實地體驗鳥類如果認識這個共同生活的世界,不過卻可以從視覺、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺、磁覺及情感下手,稍微深入地認識牠們獨特的 生理構造,結合行為生態學、生理學、神經科學、感覺生物學等,產生了一些人類沒有的感覺能力,例如能看到紫外線、能夠用回聲定位,以及遷徙時能感覺到磁力 等。他也讓我們認識到,科學家如何透過各種實驗,來發現鳥類具備的各種感官能力。

《鳥的感官》, 除了用很生動活潑有趣的文筆為我們說鳥事,從中我們可能夠見識到,雖然身為哺乳動物的人類,儘管在感官和肌力上處處輸禽獸,可是我們之中一流科學家的觀察 力、想像力和洞察力,讓我們能夠利用各種發明出來的儀器如顯微鏡、超聲波、核磁共振造影等等工作,把鳥類的能力一個接著一個發掘出來,擴展我們對這世界的 認識。

沒有一隻鳥是五藝俱全的,《鳥的感官》的 前兩章談的是鳥的視覺和聽覺,而雄鳥在母鳥強大的視聽覺愛好下,也把視聽覺的特徵發揮至極致,演化出各式各樣的羽毛和鳴唱。可是,鳥類也是一種把專業技能強力特化的動物,說鳥類視覺好,並不代表所有鳥類都能同時分辦色彩並且望遠和看到人類不可見的光譜。同樣是猛禽,獵鷹的眼睛有出色的敏銳度,而貓頭鷹卻有出色的感光度,有些鳥類甚至有可能可以「看到」地磁方向。

我從前也一直以為鳥類的嗅覺不好,這似乎是學界裡的共識,但也可能是一種偏見。因為有全基因體定序的雞,其嗅覺受器的數量比許多動物都還少,加上一些研究或無知,大多認為嗅覺對鳥來說不重要。可是《鳥的感官》卻指出,這樣的偏見是一些實驗的誤導,或者以偏概全地用少數鳥類做實驗,卻推廣到所有鳥類。

中文也好,英文也好,都用「鳥」(bird)來稱呼「那話兒」,有時候也有人用「小雞雞」,可是有趣的是,97 %的鳥類是沒有「鳥」的,而雞也沒有「小雞雞」,這顯得有些屌詭,也深深困惑著演化生物學家。大多數公鳥只有泄殖腔,牠們和母鳥交配的方式,就是對準雙方的泄殖腔再射精,科學家稱之為「泄殖腔之吻」(the cloacal kiss)。不過讀了《鳥的感官》,才知道有些鳥還是能享受性愛的高潮,例如雄牛文鳥( red-billed buffalo weaver),在經過25分鐘的刺激後會全身震顫地高潮。

《鳥的感官》的 最後一章討論鳥的情感。鳥確實是有感情的動物,有朋友的朋友從小養了一隻白頭翁,在家裡開窗也不會飛走,睡覺時還要一定要有一隻小熊布偶陪伴,牠們生了小 孩後還會吃醋,所以只好先送人寄養。我們有天帶到實驗室,白頭翁在籠中一直鳴叫,放牠出來後就像貓一樣到處找人磨蹭撒嬌,玩夠了就自己乖乖回籠子裡休息; 也有認識的老師因為農委會的委託收養非法養殖的鸚鵡,離開主人的鸚鵡會憂鬱地拔毛自殘,要以人耐心陪伴後才復元。據說鸚鵡的智力不僅有人類的三四歲,情感需求也差不多,所以養了鸚鵡卻讓牠們獨守空閨,是很不人道的!

《鳥的感官》雖然談的只是鳥事,可是鳥的這些感官能力,其他動物應用到極致也八九不離十了。這樣博大精深的知識,以及像作者那樣旺盛的求知慾,對我們探索其他動物也將會有很大的助益,所以這本好書值得推薦給所有喜愛動物和大自然的朋友,一同來探索動物感官世界的可能性吧。

 

本文完整版原刊登於The Sky of Gene

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Gene Ng_96
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來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋

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殭屍真菌的心智操控術!被附身的螞蟻變成「孢子釋放機」——《真菌微宇宙》

azothbooks_96
・2021/09/25 ・1691字 ・閱讀時間約 3 分鐘
  • 作者 / 梅林.謝德瑞克
  • 譯者 / 周沛郁

最多產、最能有創意地操控動物行為的,是一群住在昆蟲體內的真菌。這些「殭屍真菌」改變寄主行為的方式,得到明確的好處──真菌綁架一隻昆蟲,就能散播孢子,完成自己的生命週期。

研究最透徹的殭屍真菌是偏側蛇蟲草菌(Ophiocordyceps unilateralis),這種真菌的一生都繞著巨山蟻(carpenter ant)打轉。巨山蟻受真菌感染之後,會失去自己怕高的本能,拋下相對安全的巢,爬上最近的植物──這症狀稱為「登頂症」(summit disease)。在適當的時候,真菌會迫使巨山蟻用大顎鉗住那株植物、「死命一咬」,菌絲體從巨山蟻腳上長出來,把巨山蟻固定在植物表面。真菌接著消化巨山蟻的身體,從巨山蟻頭上發出菇柄,孢子撒向經過下方的巨山蟻身上。如果孢子錯失了目標,就會產生次生的黏性孢子,在作為引線的細絲上向外延伸。

受到蛇形蟲草(zombie fungus)感染的巨山蟻。圖/AntWiki by João P. M. Araújo

殭屍真菌極為精準地控制它們寄主昆蟲的行為。蛇形蟲草(Ophiocordyceps)會強迫螞蟻去溫度、溼度剛好的區域死命一咬,讓真菌結實──就在森林離地二十五公分高的地方。真菌利用太陽的方向來引導螞蟻,在中午時分同步感染螞蟻。螞蟻不會咬進葉背的任何老位置。百分之九十八的情況下,螞蟻會咬住主脈。

殭屍真菌如何控制寄主昆蟲的心智,一直令研究者大惑不解。二○一七年,真菌操控行為的一位頂尖專家大衛.休斯(David Hughes)帶領的一支團隊,在實驗室裡用蛇形蟲草感染了螞蟻。研究者在螞蟻死命一咬的那一刻,把螞蟻的身體保存起來,切成薄片,重建真菌住在螞蟻組織中的三維圖像。他們發現真菌變成螞蟻體內的一個假體器官,占據螞蟻身體的程度令人不安。受感染的螞蟻生物量之中,高達百分之四十是真菌。菌絲從頭到腳蜿蜒鑽過螞蟻的體腔,纏住螞蟻的肌纖維,透過互連的菌絲體網絡來協調螞蟻活動。然而,螞蟻的腦中居然沒有菌絲。休斯和他的團隊完全沒料到這情況。他們預期螞蟻的腦部會有真菌,才能那麼精細地控制螞蟻的行為。

結果真菌似乎是採用藥理學的方式。研究者懷疑,真菌雖然沒有實際存在於螞蟻腦部,但還是靠分泌化學物質,影響螞蟻的肌肉和中央神經系統,進而操控螞蟻的行動。但究竟是哪些化學物質,還不清楚。也不知道真菌能不能切斷螞蟻腦部和身體的連結,直接協調螞蟻的肌肉收縮。不過,蛇形蟲草和麥角菌是近親,瑞士化學家艾伯特.赫夫曼(Albert Hofmann)最初正是從麥角菌分離出用於製造 LSD 的化學物質,繼而做出一類化學物質,LSD 正是衍生物──這類化學物質稱為「麥角鹼」。在感染的螞蟻體內,負責產生這些生物鹼的蛇形蟲草基因組啟動了,表示這些基因組在操控螞蟻行為的過程中,可能扮演了某種角色。

雀麥上的麥角菌。圖/WIKIPEDIA by Claude De Brauer

不論這些真菌是怎麼辦到的,它們的干預以人類的任何標準來看,都十分驚人。經過幾十年的研究,投入數十億美元的經費,用藥物調控人類行為的能力還完全無法微調。比方說,抗精神疾病藥物無法針對特定的行為,其實只有鎮定效果。相較之下,蛇形蟲草百分之九十八的成功率,不只是讓螞蟻向上爬或是死命一咬(這百分之百會發生),而是咬到葉片特定的部位,並且是對真菌最理想的環境。不過公平起見,蛇形蟲草和許多殭屍真菌一樣,其實有很長的時間可以微調它們的做法。受感染的螞蟻行為有跡可循。螞蟻的死命一咬在葉脈上留下明顯的疤痕,依據化石化的疤痕,這種行為的起源可以追溯到距今四千八百萬年前的始新世(Eocene)。真菌很大部分的時間都在操控動物心智,可能自己也有心智。

——本文摘自《真菌微宇宙:看生態煉金師如何驅動世界、推展生命,連結地球萬物》,2021 年 8 月,果力文化

azothbooks_96
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