家猫呼噜声比喵叫声携带更强的个体身份信息且驯化导致喵叫声变异性增加

《Scientific Reports》：Meows encode less individual information than purrs and show greater variability in domestic than in wild cats

本研究针对家猫不同叫声类型（喵叫meow和呼噜purr）在编码个体身份信息方面的差异以及驯化对叫声变异性的影响这一科学问题，研究人员开展了声学分析与比较研究。结果表明，与预期相反，呼噜声的个体分类准确率（84.6%）和信息含量（4.47 bit）均显著高于喵叫声（63.2%, 2.65 bit）。同时，家猫喵叫声的种内变异性显著高于五种野生猫科动物。此发现揭示了驯化过程如何塑造猫的声学通信，对理解动物通信进化具有重要意义。

　　

你是否曾好奇，家里的猫咪对你发出的“喵喵”声，是否像人类的指纹一样，独一无二地代表着它自己？而它们满足时发出的低沉“呼噜”声，又是否隐藏着身份密码？长期以来，人们普遍认为猫咪的“喵叫”是一种高度灵活、主要针对人类的交流方式，理应携带更多关于呼叫者身份的信息。然而，科学有时会给出意想不到的答案。一项发表在《Scientific Reports》上的最新研究颠覆了这一直觉，揭示出家猫的“呼噜”声竟然比“喵叫”声承载着更强的个体身份信息，并且驯化过程显著增加了家猫“喵叫”声的变异性。

动物通信中，能够区分不同个体的“签名信号”至关重要，它支持着亲属识别、合作和社会结构形成等复杂社会行为。尽管个体识别在动物界广泛存在，但同一物种内不同叫声类型在编码个体身份信息的能力上是否存在差异，却研究甚少。与此同时，驯化为我们提供了一个观察进化过程的独特窗口，它深刻地改变了家养动物的行为，包括它们与人类的交流方式。家猫作为人类亲密的伴侣，其从独居的野生祖先到适应群居并与人类紧密互动的转变，使其成为研究驯化如何影响声学通信的绝佳模型。家猫拥有丰富的叫声库，其中“喵叫”和“呼噜”是两种特征迥异的发声类型。“喵叫”音调较高，持续时间较短，结构多变，常在与人类互动（如乞食、玩耍）的特定情境下发生，被认为更具语境依赖性。而“呼噜”则是频率极低（通常25-30 Hz）、持续较长的声音，在吸吮、被抚摸等亲和情境下产生，通常被视为一种更刻板、低唤醒度的信号。这两种叫声不仅在声学特征和语境上不同，其产生机制也可能存在差异，例如有研究表明呼噜声可能无需神经输入即可由喉部解剖结构产生。

为了探究这两种叫声在个体身份编码上的差异，以及驯化对“喵叫”声变异性的影响，由Danilo Russo、Anja Birgit Schild和Mirjam Knormschild组成的研究团队开展了一项细致的声学研究。

研究人员主要运用了几项关键技术方法：他们于2020-2021年在柏林的家庭和动物收容所录制了27只家猫的叫声，并利用柏林自然博物馆动物声音档案馆中五种野生猫科动物（非洲野猫、欧洲野猫、丛林猫、猎豹、美洲狮）的喵叫声进行跨物种比较。在声学分析方面，他们提取了梅尔频率倒谱系数（MFCC），这是一种能够有效捕捉声音频谱包络特征的参数，特别适用于分析宽带声音中的个体差异。通过判别函数分析（DFA）来评估基于叫声对个体或物种进行分类的准确率，并计算了信息含量指数（H_S）来量化每种叫声类型所能编码的个体数量上限。

个体签名在喵叫和呼噜声中的编码

研究分析了来自14只家猫的276声喵叫和来自21只家猫的557声呼噜。声学分析显示，喵叫平均时长为0.72秒，频谱重心为1738 Hz；而呼噜声平均时长长达10.77秒，频谱重心低至268 Hz。判别分析结果表明，无论是喵叫还是呼噜声，都包含了足够的个体间差异，能够实现对个体猫的统计学区分。喵叫的正确分类率为65.2%，呼噜声的正确分类率更高，达76.1%，均显著高于随机猜测水平。这初步表明呼噜声可能编码了更强的个体签名。

比较喵叫和呼噜声中的签名强度

为了更公平地比较，研究人员构建了一个平衡数据集，包含来自相同8只个体的117声喵叫和117声呼噜。结果清晰地验证了之前的发现：喵叫的个体分类准确率为64.4%，而呼噜声高达85.5%。更重要的是，通过计算信息含量指数H_S发现，呼噜声可编码多达22个个体（2^4.47≈ 22.23），而喵叫声仅能编码约6个个体（2^2.65≈ 6.26）。这两项分析一致表明，呼噜声携带的个体身份信息远强于喵叫声。

家猫与野猫喵叫声变异性的比较

研究人员进一步比较了六个猫物种（家猫及其五种野生近亲）的喵叫声。判别分析成功地将87.1%的喵叫声正确归类到其所属物种。关键发现在于，家猫喵叫声在判别分析信号空间内的种内离散度（即喵叫声到其物种中心点的平均欧几里得距离）显著高于其他五种野生猫科动物。这表明，驯化过程使得家猫的喵叫声变得更具可变性。

该研究得出了与初始假设相反的结论：并非更灵活、更具语境依赖性的“喵叫”，而是更刻板、低频率的“呼噜”声，提供了更强的个体身份信号。这种反直觉的发现可能源于两种叫声的功能差异和进化压力不同。呼噜声作为一种低振幅、近距离信号，其强烈的个体特征可能主要源于发声器官（如喉部和声道）的解剖学差异，是一种相对“默认”的、受语境和情绪影响较小的声学指纹。即使其个体识别功能不突出，只要不阻碍信号效率，也可能作为中性特征保留下来，或许在近距离 multimodal （多模态）交流中作为嗅觉、触觉信号的补充。

相比之下，喵叫声在驯化过程中被更多地导向与人类的交流。其声学结构会根据具体语境、情绪效价以及猫与主人之间习得的关联而发生显著调制。这种为了有效引发人类特定反应（如喂食、关注）而进化出的高度可塑性，可能以牺牲叫声的稳定性（即可靠的身份编码）为代价。当主人已经熟知其猫的身份时，对喵叫声携带强烈身份信息的选择压力就会减小，反而更倾向于选择那些能有效传递请求或情绪的声学特征。此外，跨物种比较强有力地支持了驯化假说。家猫喵叫声显著增大的变异性，反映了驯化过程中人类定向选择对猫通信系统的影响。人类可能更偏好某些声学特征（如更高的基频F₀），从而在驯化过程中塑造了家猫喵叫声的进化轨迹，使其比野生亲属的叫声更多样化。

这项研究深刻地揭示了驯化如何复杂地重塑了猫的声学通信。它一方面可能保留甚至凸显了某些近距离叫声（如呼噜声）中固有的个体身份信息，另一方面又极大地促进了针对人类交流的叫声（如喵叫声）的可塑性和变异性。这种双重模式说明了在家养动物中，通信系统的进化是在人类驱动的选择压力与动物自身社会性需求共同作用下进行的。该研究不仅增进了我们对最熟悉伴侣的理解，也为探索动物通信的进化，特别是人类在塑造其他物种通信方式中所扮演的角色，提供了新的视角和坚实的数据支持。下一次当你听到猫咪的呼噜声时，或许可以意识到，这不仅是舒适的表达，更是一张独特的、属于它自己的声学身份证。