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每年的七八月,蟋蟀的陣陣叫聲在夜晚的草叢中回旋,尤為起勁。
大家如果細(xì)心聆聽,就不難發(fā)現(xiàn)蟋蟀鳴叫的聲音也多種多樣:形單影只的雄蟋蟀常常會(huì)發(fā)出悠長而舒緩的叫聲,旨在吸引雌性的注意力;倘若找到了對象,那叫聲又會(huì)變得短促而輕柔 …

蟋蟀
圖片來源:twin-cities.umn.edu
但在夏威夷群島的考艾島上,人們卻很難再聽到雄蟋蟀的求愛曲,是誰讓蟋蟀們沉默了?不能歌唱的蟋蟀又是怎么 " 找對象 " 的?
循聲而來的致命殺手
在上世紀(jì)末,第一群蟋蟀遠(yuǎn)渡重洋,從大洋洲初到夏威夷群島。每天夜里,雄性蟋蟀一如在故鄉(xiāng)時(shí),靠每晚的小夜曲來吸引雌性。
人們當(dāng)然不會(huì)覺得這有什么奇怪,畢竟蟋蟀一直以來都是這樣做的。直到有一天,人們發(fā)現(xiàn),考艾島的夜里變得安靜了。
而這一切,竟然是因?yàn)榭及瑣u上的另一位外來客—一種叫做 Ormia ochracea 的寄生蠅。
二十世紀(jì)九十年代,寄生蠅搭著便車從北美遠(yuǎn)道而來,翅膀輕輕一扇,就給考艾島的蟋蟀們帶來了巨大的影響:寄生蠅會(huì)在蟋蟀身上產(chǎn)下幼蟲,幼蟲會(huì)鉆入到蟋蟀體內(nèi),并在一周的時(shí)間里殺死自己的寄主。

寄生蠅在蟋蟀身上產(chǎn)下幼蟲
圖片來源:nelson.beckman.illinois.edu
和大多數(shù)寄生蠅不同,這種僅分布于美國德州和佛羅里達(dá)州的寄生蠅并不是靠視覺來捕捉自己的目標(biāo)。取而代之的是,它們通過無與倫比的聽覺來鎖定自己的獵物。
為了了解這種寄生蠅聽音辯位的能力,科學(xué)家們用揚(yáng)聲器播放錄制的蟋蟀叫聲,結(jié)果讓人感到吃驚。雌性的寄生蠅可以在幾米之外以很高的精度定位蟋蟀的位置 ( 誤差僅有幾厘米 ) ,不僅如此,如果寄生蠅在奔赴目標(biāo)的過程中,人為地中斷揚(yáng)聲器的播放,它們依舊可以根據(jù)先前得到的信息確定發(fā)聲源的位置。
進(jìn)一步的研究表明,寄生蠅使用兩個(gè)非常小的 " 耳朵 "(約 1 平方毫米的面積)來聆聽聲音,這兩個(gè) " 小耳朵 " 位于寄生蠅的前胸腹側(cè),一如下圖,兩個(gè) " 耳朵 "(圖中的①和②)對稱地分布在前胸腹板上,通過兩根叫做鼓膜膜間橋的結(jié)構(gòu)在前胸的中心樞突處(圖中的③)相連。

寄生蠅的 " 耳朵 "
圖片來源:nelson.beckman.illinois.edu
大家可以想象一下,把圖中的①、②和③連接起來,是不是像一個(gè)蹺蹺板?
這個(gè) " 蹺蹺板 " 在寄生蠅的聲音檢測和定位中起著至關(guān)重要的作用。具體而言,這個(gè)結(jié)構(gòu)就像一個(gè)杠桿,有助于在兩個(gè)鼓膜之間傳遞和放大振動(dòng)能量。當(dāng)聲音以略微不同的相位和幅度撞擊兩個(gè)鼓膜時(shí),鼓膜膜間橋通過 " 彎曲 " 和 " 搖擺 " 的動(dòng)作在每個(gè)鼓膜中建立不對稱的振動(dòng)模式,使得神經(jīng)系統(tǒng)更容易區(qū)分聲音來自哪一側(cè)。

寄生蠅聽覺的工作模式
圖片來源:nelson.beckman.illinois.edu
為了可以聽音識寄主,寄生蠅也真是拼了,演化出了如此精巧的聽覺系統(tǒng),但俗話說的好,道高一尺魔高一丈,蟋蟀對此也不是全無辦法,一場演化大賽在考艾島的夜里悄然展開 …
蟋蟀的反制:考艾島的寂靜之夜
熟悉蟋蟀的朋友們都知道,雄性蟋蟀的叫聲并不是真的靠嘴在鳴叫,而是通過將翅膀相互刮擦來進(jìn)行發(fā)聲。蟋蟀翅膀上的翅膜是發(fā)聲的關(guān)鍵,在蟋蟀的前翅上有一套特殊的發(fā)音器,其中一個(gè)翅膀的翅膜像細(xì)密的齒,另一個(gè)翅膀的翅膜則有著突出的棱狀結(jié)構(gòu),當(dāng)兩者互相摩擦,就可以發(fā)出悅耳的聲音啦。

蟋蟀翅膀上的發(fā)聲器
圖片來源:phys.org
但當(dāng)這種悅耳歌聲化身為蟋蟀的催命曲時(shí),沉默,對于考艾島上的蟋蟀可能是更好的選擇。
對于寄生蠅聽音辨位的特殊本領(lǐng),蟋蟀想要反制,那最簡單的辦法就是不再發(fā)出聲音,考艾島上的蟋蟀們也正是這樣做的。
2006 年,一項(xiàng)發(fā)表在期刊《生物學(xué)通訊》上的研究報(bào)道了這一有趣的現(xiàn)象,在考艾島上,超過 90% 的雄性蟋蟀不再發(fā)出聲音,它們的翅膀形態(tài)發(fā)生了改變,翅膜上的突起明顯變少,而且位置也發(fā)生了改變。科學(xué)家們把這樣的翅膀稱為平翅,平翅不影響蟋蟀的飛行能力,但影響它們發(fā)聲。

正常雄性的翅膀 ( a ) ,平翅蟋蟀的翅膀 ( b ) ,雌性蟋蟀的翅膀 ( c )
圖片來源:參考文獻(xiàn)
令人驚奇的是,這種變化的發(fā)生是在不到 20 個(gè)世代的時(shí)間里實(shí)現(xiàn)的,相比于大多數(shù)情況下漫長的演化過程,這一改變無疑是迅速的。
后續(xù)的研究表明,在考艾島的蟋蟀種群里,一個(gè)基因的突變改變了蟋蟀翅膀的形狀,使得雄性蟋蟀們不再發(fā)出悅耳的求愛曲,考艾島的夜里變得靜悄悄,只有偶然間的一兩聲鳴叫告訴人們在這個(gè)島上還有蟋蟀存在。
類似的情況也發(fā)生在夏威夷群島的另外一座小島—?dú)W胡島上,在考艾島蟋蟀沉默的兩年后,鄰近的歐胡島上也出現(xiàn)了不能發(fā)聲的蟋蟀。大家推測 : 肯定是考艾島上的蟋蟀 " 偷渡 " 到了歐胡島上。

考艾島和歐胡島
圖片來源:參考文獻(xiàn)
其實(shí)事情還真不像大家想的那樣,歐胡島上的平翅蟋蟀和考艾島有著顯著的不同,雖然它們都不能通過摩擦翅膀發(fā)聲,但是兩座島上的蟋蟀的翅膀形態(tài)有著巨大的差異。歐胡島上平翅蟋蟀的翅膀形態(tài)更加接近于正常的蟋蟀,并且兩座島上的平翅蟋蟀間前翅的差別肉眼可見。

考艾島和歐胡島上平翅蟋蟀的形態(tài)差異,可以看出歐胡島平翅蟋蟀更加接近正常蟋蟀
圖片來源:參考文獻(xiàn)
既然形態(tài)上差異很大,那么決定了形態(tài)的遺傳位點(diǎn)是不是也存在差異呢?
答案是肯定的。2014 年,一項(xiàng)發(fā)表在期刊《當(dāng)代生物學(xué)》的研究就證實(shí)了這一點(diǎn),科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),決定這兩座島上蟋蟀平翅的基因并不相同,兩座島上的平翅蟋蟀是在寄生蠅選擇下趨同演化的結(jié)果。
嘿,這可能就是殊途同歸吧 ~
不能歌唱,也有辦法找對象
雖然平翅的性狀可以幫助雄性蟋蟀不再發(fā)出聲音,避免被寄生蠅找到,從而逃脫被寄生而亡的命運(yùn),但這也帶來了沉重的代價(jià),雄性失去了吸引異性的方式。
不過平翅雄性并不會(huì)坐以待斃,繁衍的本能讓它們找到了突破沉默的特殊方式——利用那些還可以發(fā)出聲音的雄性。
2006 年,一項(xiàng)發(fā)表在期刊《生物學(xué)快報(bào)》上的研究對上述問題進(jìn)行了研究,科學(xué)家們劃定了一個(gè)半徑為 2 米的圓形研究區(qū)域,在圓心處利用揚(yáng)聲器播放蟋蟀的求愛曲,并記錄在研究范圍內(nèi)所有蟋蟀的位置、性別和翅膀形態(tài)。結(jié)果顯示,在考艾島上,平翅蟋蟀們會(huì)比正常的雄性蟋蟀更加靠近揚(yáng)聲器,這似乎支持了這些平翅個(gè)體在利用正常的伙伴來吸引雌性。
大家可能會(huì)問了,按這趨勢,那些可以發(fā)出聲音的雄性遲早要玩完啊,到時(shí)候一群平翅雄性該咋辦?
答案也很簡單,在沉默中爆發(fā)!根據(jù)期刊《動(dòng)物行為》在 2015 年的一項(xiàng)研究,考艾島上的平翅雄性個(gè)體通過增加活動(dòng)來增加找到配偶的機(jī)會(huì)。既然不可以通過唱歌來吸引雌性,那只能到處多逛逛來碰運(yùn)氣啦!
話說,蟋蟀都這么努力了,沒找到對象的大家,就別在家宅著啦!
原文地址:http://www.myzaker.com/article/62faf7f9b15ec02ea1292c40