教科书又错了！一名小学生的问题引发科学家深思

一只欧洲白鹳在机器割青草的味道提醒下注意脚下暴露的猎物。

　　

 

大约200年前，美国著名博物学家约翰·詹姆斯·奥杜邦（John James Audubon）将一具腐烂的猪尸体藏在一堆灌木丛下，以测试秃鹫的嗅觉。当时鸟儿们忽视了猪，甚至有一只冲到一块几乎没有气味的鹿皮填充物旁时，他把这当作鸟类依靠视觉而不是嗅觉来寻找食物的证据。

他的实验巩固了一个普遍持有的观点。尽管后来有证据表明秃鹫和一些专门的鸟类捕猎者终究会使用气味，但大多数鸟类不适应气味的教条依然存在。

现在，关于鸟类行为和分子硬件的研究结果正在瓦解这一信条，其中两项是上个月刚刚发表的。一个是让鹳们嗅着刚割好的草的味道回家；另一项研究记录了多种鸟类嗅觉受体的功能。哈佛大学的进化生物学家Scott Edwards说，研究人员正在意识到“嗅觉对鸟类生物学的不同方面有很大的影响。”

40年前，当行为学家Floriano Papi提出信鸽通过嗅出化学特征来找到它们的归宿时，他的同事们嘲笑了这个想法。他们指出，鸟类还有其他几种敏锐的感官来引导它们，包括视觉，就鸽子和其他一些物种而言，还有磁感。“那时，生物教科书已经明确地表明，鸟类几乎没有嗅觉，许多人甚至现在仍然这么认为，有些还是科学家，”密歇根州立大学的化学生态学家Danielle Whittaker说。

Wikelski和他的同事在一个好奇的小学生的问题的启发下意识到了气味对鸟的影响。在德国拉多尔夫泽尔一所学校的一个拓展项目中，这名学生问科学家，欧洲白鹳的当地种群是如何找到新开垦的草地的，在那昆虫和啮齿动物猎物最容易暴露。

为了找到答案，Wikelski驾驶他的飞机在阳光明媚的春夏两天里绕圈子观察了70只鹳。他和他的同事们注意到，即使鹳鸟看不见或听不见割草的声音，它们也会在它们的上风向的割草地上安家，仿佛被割草的气味吸引。为了证实这一怀疑，研究小组将割草的气味（三种挥发性化学物质的混合物）喷洒到最近没有割草的田地上。研究小组在6月18日的《Scientific Reports》中称，鹳群蜂拥而至。Wikelski说，这项研究“非常清楚地表明，这些鸟完全依靠嗅觉来做出觅食决定。”

事实上，彻底推翻教科书的证据已经在积累了。20世纪60年代，鸟类学家Kenneth Stager发现，秃鹫被藏在盒子里的尸体和排气扇吸引，只要这个诱饵没有像Audubon的实验那样太腐烂就行。研究人员还发现信天翁、海鸥和其他一些海鸟通过检测鱼类所吃的浮游生物释放的化学物质来寻找猎物。这些鸟被迫在一片毫无特色的海洋中航行数公里似乎是个意外。2008年，马克斯·普朗克鸟类研究所的生态学家Martin Wikelski回忆说：“如果你谈论鸟类利用嗅觉，你就肯定会被打击。”

那一年，他的研究所的一名研究生、分子生态学家西尔克·施泰格（Silke Steiger）分析了鸟类家谱中的9个鸟类基因组，发现了许多嗅觉受体蛋白质的基因，这些蛋白质与气味结合，向大脑传递信号。在不太依赖嗅觉的物种中（比如人类就是一个例子），这些基因通常会发生变异，变得无功能。但研究人员证实，许多鸟类的嗅觉基因却是完好无损。更重要的是，他们发现这些基因的数量与鸟类嗅球的大小有关，大脑的嗅觉中心进一步证明了这些受体是有功能的。

然而，这项研究中的基因组是不完整的。

上个月，东卡罗来纳大学的进化生物学家Christopher Balakrishnan和研究生Robert Driver研究了一些最有效的鸟类基因组，一些物种发现了更多的嗅觉基因。他们对蜂鸟、鸸鹋、鸡、斑胸草雀和热带吃水果的侏儒鸟manakin的基因组进行了分析，发现了许多新的嗅觉受体，他们在6月28日的《Integrative and Comparative Biology》杂志上发表了报告。

鸸鹋有这么多这样的基因让Christopher 兴奋不已，因为这种鸟位于鸟类家谱的底部附近。“这一结果表明，所有鸟类的祖先一定也有一套非常不同的嗅觉受体基因。嗅觉从一开始就对鸟类很重要，今天对它们嗅觉受体基因的比较证实了这一点。Balakrishnan和Driver发现，鸟类特有的一组不同的受体已经分裂成多种不同鸟类谱系特有的类型。这表明这些基因随着鸟类的多样化而迅速进化。自然选择可能已经磨练了执行关键任务的基因。

所有这些结果都表明鸟类的嗅觉“不应该被忽视，”Driver补充说，他们可能还指出了一种新的自然虫害控制方式，即农民或林业工作者可以用化学物质处理受威胁的植物群，诱使鸟类前来吞食入侵的昆虫。

随着对鸟类嗅觉的研究扩展到新物种，这种情况正在迅速改变。自1992年以来，关于这一主题的发表论文每十年翻一番，去年达到80篇。这个领域迟迟没有消除奥杜邦的误解，承认鸟类除了是飞行、视觉和歌唱冠军以外也有另一种力量。时至今日，是时候做出改变了。