惊！“偷听者” Ormia ochracea 竟随宿主歌声快速进化，改写动物交流进化认知

为解决非预期接收者对动物交流和宿主 - 寄生虫相互作用的影响这一问题，美国丹佛大学等机构的研究人员开展了关于 Ormia ochracea 神经和行为进化的研究。结果发现其在夏威夷发生进化以适应宿主新歌声。该研究为理解动物交流进化提供新视角，值得一读。

　　

在奇妙的动物世界里，动物之间的交流就像一场复杂而神秘的 “对话”，而这场 “对话” 的进化过程一直是科学家们热衷探索的领域。动物交流系统的多样化受到信号发送者、接收者以及环境等多种因素的相互影响。以往，大多数研究都聚焦在信号发送者和预期接收者（如同种的配偶和竞争者）之间的关系上，却常常忽略了那些意外的 “听众”—— 非预期接收者，比如那些会 “偷听” 的天敌。这些 “偷听者” 可不得了，它们会截获动物发出的信号，以此来寻找宿主和猎物。想象一下，一只小小的昆虫正欢快地唱着求偶之歌，却不知暗处有个天敌正顺着这歌声悄悄靠近，准备发起致命一击，这歌声原本是传递给同伴的信号，却被天敌利用了，这对动物信号的进化产生了强大的选择压力。所以，要全面理解动物交流的进化，就不能忽视这些 “偷听者” 的存在。

同时，动物信号的当代进化是一个极为罕见的现象，这使得科学家们很难直接观察到这个过程，就像在黑暗中摸索，难以捕捉到那一闪而过的关键线索。在这样的研究困境下，理解非预期接收者的 “心理”（包括它们的感官和认知机制）如何影响动物交流以及宿主 - 寄生虫之间的相互作用，成为了生物学研究中一个亟待解决的重要问题。

为了揭开这个谜团，来自美国丹佛大学等机构的研究人员展开了深入研究，并在《Current Biology》期刊上发表了题为 “Neural and behavioral evolution in an eavesdropper with a rapidly evolving host” 的论文。他们发现，在夏威夷，寄生蝇 Ormia ochracea（一种依靠听觉线索定位宿主的昆虫）的宿主太平洋田蟋蟀（Teleogryllus oceanicus）的歌声发生了快速进化，而夏威夷的 O. ochracea 在神经听觉调谐和行为反应上也出现了相应的进化改变，这些改变有助于它们探测到宿主的新歌声。这一发现不仅揭示了 “偷听者” 感官系统的高度进化灵活性，还为我们理解动物交流的进化提供了新的视角，原来 “偷听者” 在动物交流的进化过程中扮演着如此重要的角色。

研究人员在这项研究中运用了多种巧妙的技术方法。他们通过记录来自夏威夷和佛罗里达的 O. ochracea 对不同频率纯音刺激的神经反应，获取了神经听觉阈值（也就是神经听图），以此来探究听觉敏感性的差异。在行为学实验方面，使用高速跑步机系统结合心理声学自适应跟踪技术，测量了 O. ochracea 对不同频率纯音的行为反应阈值，构建出行为听图。同时，研究人员在实验室和野外播放自然录制的蟋蟀歌声，观察 O. ochracea 的行为反应，以此来分析它们对不同歌曲类型的偏好。此外，还开发了一个计算模型，结合神经听图数据和歌曲的声学特征，来估计不同歌曲类型的有效听觉距离。

下面让我们一起来看看这些有趣的研究结果：

1. 神经听图（神经反应阈值）：研究人员为了探究夏威夷和佛罗里达的 O. ochracea 在周边听觉敏感性上是否存在进化差异，他们在共同环境中饲养这些寄生蝇，然后记录它们颈部神经对不同频率（2 - 40.3kHz）和强度（20 - 90 dB SPL re. 20 μPa）纯音的多单位神经活动。结果发现，听觉刺激的频率对 O. ochracea 的神经反应阈值有显著影响，而且不同种群的神经频率调谐曲线形状也有所不同。进一步分析发现，夏威夷和佛罗里达的寄生蝇在与夏威夷宿主相关的频率上，神经反应阈值存在差异。比如，夏威夷寄生蝇对 5kHz 和 10.1kHz 的音调神经反应阈值明显低于佛罗里达寄生蝇，而佛罗里达寄生蝇在 32.0kHz 和 40.3kHz 这两个较高的超声频率上反应阈值更低12。
2. 行为听图（行为反应阈值）：为了检测夏威夷和佛罗里达的 O. ochracea 对不同频率的行为反应阈值是否存在进化差异，研究人员在实验室里利用球形跑步机系统收集它们的行走趋声反应数据。实验结果显示，刺激频率同样对行为反应阈值有强烈影响，而且夏威夷种群整体上比佛罗里达种群更敏感。在一些低频上，夏威夷寄生蝇的行为反应阈值更低，不过在部分高频（16.0kHz、20.2kHz）上，佛罗里达寄生蝇的反应阈值更低345。
3. 对新奇宿主歌曲的行为反应：研究人员通过让 O. ochracea 在球形跑步机上进行系绳行走趋声实验，观察它们对自然发生的呼噜声、咔哒声和典型的 T. oceanicus 歌声样本的行为反应，以此来描述它们对这些新奇歌曲的反应。结果发现，夏威夷寄生蝇对这三种歌曲类型的反应比例都比佛罗里达寄生蝇高，而且行为反应阈值也更低。进一步研究发现，呼噜声样本的吸引力存在差异，夏威夷寄生蝇对呼噜声和咔哒声的反应比例更高，但两个种群对呼噜声和咔哒声样本的相对偏好并没有差异。通过生成适应度表面分析，研究人员还发现夏威夷寄生蝇对呼噜声歌曲特征的变化不太敏感，而对咔哒声歌曲特征的变化更敏感，并且更喜欢咔哒声频率接近典型 T. oceanicus 歌曲的样本678。
4. 野外对 T. oceanicus 歌曲变体的反应：研究人员在夏威夷的野外进行了诱捕实验，测试野生夏威夷 O. ochracea 对呼噜声、咔哒声和祖先 T. oceanicus 歌曲的反应。结果表明，虽然夏威夷寄生蝇更喜欢典型的 T. oceanicus 歌曲，但仍有部分能够定位到新奇的蟋蟀歌曲。研究人员开发的计算模型显示，由于新奇歌曲的频谱质量变化，其有效听觉距离比典型歌曲短得多，这意味着寄生蝇在野外利用这些新奇歌曲定位宿主的距离相对较近91011。

综合这些研究结果，我们可以看到，O. ochracea 的神经听觉调谐和行为反应在夏威夷发生了进化，这些进化差异很可能有助于它们探测到宿主的新奇歌曲。这一发现具有重要意义，它表明 “偷听者” 的感官系统并非一成不变，而是具有高度的进化灵活性。这种灵活性使得 “偷听者” 和信号发送者之间可能产生更为复杂的共同进化关系。同时，研究结果还揭示了 O. ochracea 对宿主歌曲的偏好，这将影响宿主歌曲的进化方向。例如，夏威夷寄生蝇对呼噜声歌曲特定特征的偏好，可能会促使雄性蟋蟀的呼噜声歌曲朝着相应方向进化。此外，该研究也为后续研究奠定了基础，未来可以进一步比较不同夏威夷种群寄生蝇的神经阈值，探究其他因素（如可塑性和学习）对寄生蝇宿主歌曲识别和偏好的影响，以及研究雌性蟋蟀的性选择和 O. ochracea 施加的自然选择如何共同塑造蟋蟀歌曲的进化。总之，这项研究让我们对动物交流的进化有了更深入的理解，为该领域的研究开辟了新的道路，就像在黑暗中点亮了一盏明灯，照亮了我们继续探索动物交流奥秘的方向。