本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。
斑点。条纹。红色皮毛。黑色皮毛。眼罩。秃斑。胡须。髭须。新世界猴是大自然的多彩组合。它们的脸部呈现出非凡的色彩和图案范围。有些简单直接,有些错综复杂。以秃头兀猴为例。它高度血管化的红色皮肤引人注目,但颜色均匀。兀猴的鼻子和额头一样红。其他物种的脸部图案更为复杂,例如狨猴。耳朵周围伸出大簇毛发。白色和棕色的斑点是灰色海洋中的岛屿。
进化生物学家莎琳·桑塔纳对这种多样性感到震惊。她想知道是什么进化力量塑造了灵长类动物面部的颜色和图案。为什么狨猴的脸比兀猴的脸复杂得多?
对于我们灵长类动物来说,面部是重要的信息来源。我们是视觉和社交动物,阅读面部表情是我们的本能。一张脸可以表明灵长类动物属于哪个群体或物种(物种识别),或者揭示同伴的身份(个体识别)。桑塔纳提出了两个假设来解释这两种识别模式如何影响灵长类动物面部颜色和图案的进化。
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事。
桑塔纳的第一个假设是,复杂的面部有助于识别个体。由多个不同组成部分构成的面部也具有更多的潜在变化和组合。如果米科的毛发簇比苏更长,眼罩更黑,那么就更容易区分它们。根据这种情况,生活在大型社交群体中的灵长类动物应该具有最复杂的面部。对它们来说,一目了然地辨认出谁是谁比独居动物更重要。
在桑塔纳的第二个假设中,物种识别是面部复杂性的主要驱动因素。在这种解释中,角色颠倒了:独居灵长类动物或生活在小群体中的灵长类动物现在应该具有最复杂的面部。它们只是偶尔遇到同类,因此当它们看到潜在的配偶或领地侵略者时,必须能够迅速识别出来。当面部独特而复杂时,这会更容易。
为了检验这些假设,桑塔纳与加州大学的同事一起收集了 129 种不同灵长类动物的照片。她根据面部复杂性对所有这些面部进行了评分。她首先将面部分为 14 个不同的区域,然后统计了这些区域中出现了多少种不同的颜色。这是一种简单的方法,但这是首次对如此多不同物种的面部颜色和图案进行测量和比较。“过去的研究主要集中在特定物种或面部的一个特征上,”桑塔纳说。
果然,桑塔纳发现面部复杂性与社会性之间存在关联:生活在较小群体中的灵长类动物具有更复杂的面部图案。这与桑塔纳的第二种情景一致,在第二种情景中,很少与同类互动的物种必须尽可能快地识别和分类其他灵长类动物。当物种与大量近亲物种生活在同一栖息地时,它们也倾向于拥有更复杂的面部。当环境变得拥挤时,一张独特且可识别的面孔就显得更加重要。
生活在大型群体中的新世界猴一定有其他方式来识别它们的同伴。也许它们可以区分鼻子、嘴唇和眼睛的形状和结构上的细微差异,或者颜色强度的差异,而不是面部图案的形状。社交灵长类动物的面部也表现出更广泛的表情。也许在复杂面部肌肉和复杂面部图案的进化之间存在权衡。毕竟,如果你的笑容被浓密的髭须遮住,没有人能看到。这些都是有趣的想法,但在更多的灵长类动物学家收集到更多关于新世界猴的表情和面部肌肉的数据之前,这些想法无法得到解决。
当桑塔纳将灵长类动物的面部复杂性与其地理分布进行比较时,她发现了除社会性之外的其他几个面部进化驱动因素。眼罩在靠近赤道和东部时变得更暗,以保护眼睛免受开放和阳光充足的环境中的眩光影响。在更温带的地区,胡须、髭须和毛发长得更长。在森林茂密的西部,猴子的鼻子颜色较深,以帮助伪装。这些生态规则都不是绝对的:灵长类动物的面部是由行为、生态和社会压力的结合塑造的。
有趣的是,桑塔纳从未踏足亚马逊雨林或巴西卡廷加进行她的研究。她收集的灵长类动物图片来自诸如 All The World's Primates 和 Arkive 等数据库,她挖掘的平均群体规模信息来自科学出版物和文献,而它们地理范围的数据来自 InfoNatura 数据库。所有数据都存在,但桑塔纳和她的同事将所有点连接起来。“我认为我们正来到一个有趣的时刻,许多物种的数据和资源已经达到了‘临界质量’,所有这些都使我们能够进行这些广泛的比较和综合研究。这些在过去几乎是不可能的,”桑塔纳说。
自从洪堡游历拉丁美洲,达尔文描述了人类和动物的情感以来,我们集体的科学知识不断增长。越来越多的点可以连接成线,越来越多的意外模式有待揭示。数据驱动的生物学是生命研究的下一个篇章。
参考文献
Santana, S., Lynch Alfaro, J., & Alfaro, M. (2012). 新热带灵长类动物面部颜色模式的适应性进化。《英国皇家学会学报 B:生物科学》,DOI:10.1098/rspb.2011.2326