脊椎动物可能比我们想象的更早 1 亿年使用声音交流

拥有骨骼的动物可能早在 4 亿多年前就发出了类似哔哔声、咕噜声、噼啪声、嘟嘟声和喷鼻声的声音

Turtle with outstretched head walking on rocks

非洲头盔龟,Pelomedusa subrufa.

大多数人不会认为乌龟特别健谈——甚至根本不会发出声音。但今天发表在《自然通讯》上的研究表明,至少有 50 种龟类会发声——并且一些先前被认为沉默的其他类型的冷血脊椎动物也会这样做。这一发现具有更广泛的意义,因为考虑到所研究物种的进化历史。这些据称沉默的物种都使用声音进行交流这一事实,使研究人员能够将发声追溯到 4.07 亿年前的共同脊椎动物祖先。

在研究之前,“这些物种中的大多数被认为是哑巴,”主要作者、苏黎世大学进化生物学博士候选人加布里埃尔·乔尔盖维奇·科恩说。然而,根据新的发现,“乌龟发出的声音与我们自己的声音交流具有相同的进化起源。”

动物交流可以采取多种形式,包括视觉、触觉和化学线索。但声音信号可能是脊椎动物之间最广泛的交流方式。声音交流可能包括非发声产生的声音——例如,响尾蛇的响尾、兔子的跺脚或蟋蟀的鸣叫——或发声。


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发声对科学家来说尤其有趣,因为它们在动物王国中非常重要。然而,声音在化石记录中不留痕迹,因此,寻求了解发声的进化起源的研究人员必须使用当前物种的数据向后推断。

2020 年,科学家比较了大约 1,800 种发声和非发声物种的系统发育,并估计声音交流大约在 1 亿到 2 亿年前随着夜间活动而出现。2020 年的论文还表明,这种交流形式在大多数主要的发声脊椎动物类群(包括鸟类、青蛙和哺乳动物)中反复且独立地出现——这与乔尔盖维奇·科恩及其同事的新工作的结论相反,后者表明这种行为并非单独出现,而是可以追溯到共同祖先。在早期的研究中,乌龟没有被归类为发声动物——新论文表明这是一个错误分类,并且似乎改变了 2020 年分析得出的结论。

为了倾听乌龟秘密的发声生活,乔尔盖维奇·科恩访问了五个国家的野生动物机构,在那里他录制了 53 个不同物种的声音。除了 50 种主要是水生龟类外,他还检查了肺鱼、蚓螈(一种无肢两栖动物)和楔齿蜥,一种进化上独特的、新西兰特有的蜥蜴状物种。

乔尔盖维奇·科恩收集了每个物种至少 24 小时的视频和音频记录。为了捕捉动物可能面临的广泛社交情况,他记录了它们在隔离和各种群体中的情况:仅雌性、仅雄性、混合性别夫妇和不同年龄的个体。收集录音后,乔尔盖维奇·科恩承担了艰苦的任务,筛选了 1,000 多个小时的音频。

他发现他记录的每个物种都会发出某种声音,包括嘎嘎声、哔哔声、咕噜声、噼啪声、嘟嘟声和喷鼻声。许多物种都有不同的噪音库,这些噪音库会根据社交情况而变化。例如,南美木龟发出了惊人的 30 种不同的发声。乔尔盖维奇·科恩说,有些物种非常爱说话,而另一些物种“每 10 小时只发出 1 到 2 种声音”。对于几乎所有物种来说,这项研究代表着它们的发声首次被记录下来。

听听一些健谈的南美河龟(Podocnemis expansa)在群体游泳时发出的声音。 来源:Camila Ferrara

根据新研究中包含的龟类物种的进化历史,研究人员计算出声音交流的出现时间必须比之前认为的早 2 亿年或更长时间。这些发现还表明,这种行为并非在不同的动物群体中独立出现,而是在时间上得到了保留,可以追溯到至少 4.07 亿年前的共同脊椎动物祖先。

维也纳大学的进化生物学家特库姆塞·菲奇审查了这项新研究,但没有直接参与这项工作,他说这是一项“重要的贡献,不仅因为首次分析了许多重要物种的发声,而且因为它们得出了令人信服的论点”,即这种行为存在于早期的脊椎动物祖先中。

哥伦比亚大学的神经生物学家达西·凯利补充说:“重建行为的进化始终是一项艰巨的任务,而声音交流更是如此。”她没有参与这项工作。她说,这篇论文令人兴奋的原因之一是,它“为我们提供了更多的物种来研究,以便了解支持声音交流的神经回路的哪些部分是古老的,并在漫长的进化时期内得到保留,哪些是较新的。”

然而,亚利桑那大学的进化生物学家、2020 年研究的合著者约翰·维恩斯指出,乔尔盖维奇·科恩及其同事并未证明他们记录的乌龟和其他物种“实际上是在使用这些声音相互交流”。他说,“这似乎是一个很大的遗漏。”

维恩斯补充说:“他们论文的一个主要重点似乎是重新分析我们的数据并得出不同的结论。”

乔尔盖维奇·科恩承认,将不得不对单个物种进行后续研究,以探索其完整的发声库并确认这些声音的含义。

不列颠哥伦比亚大学的动物学家艾琳·巴拉夫补充说,最终,这篇新论文是“一个很好的例子,说明有时你确实必须去实际观察——或者更确切地说,是倾听——而不是接受特定领域的标准。”她没有参与这项工作。

新的发现触动了巴拉夫的个人情感,她在新西兰长大。她回忆起从她的母亲和其他熟悉这些动物的人那里听到过关于楔齿蜥发声的事情。然而,在她的整个职业生涯中,她遇到了科学界“相当明确的声明”,即楔齿蜥不会发声。她指出,做出这些假设的研究人员都位于北半球,“并且从未想过要询问研究野生种群的当地人”他们可能观察到的情况。

巴拉夫说:“我真的很希望看到更多的人进行后续工作,将当地和土著的知识与仍然在这篇论文中被列为‘缺乏数据’的物种群体的潜在发声联系起来。” “我认为如果我们开始更认真地思考我们应该倾听谁的意见,那么数据可能已经以某种形式存在了。”

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