動(dòng)物為什么要長(zhǎng)胡子?
很多人小時(shí)候,大概都聽過“貓用胡子來量耗子洞大小”的故事。不過仔細(xì)想想,這個(gè)解釋存在明顯的局限性——貓科動(dòng)物的捕食方式是偷襲和快速撲擊,不是鉆洞。
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貓并不需要鉆洞|Pixabay
其實(shí),胡子是一種極為奇妙的組織,圍繞小小的胡子,產(chǎn)生了無數(shù)的研究和發(fā)現(xiàn)。對(duì)它的探索,不應(yīng)該止步于一個(gè)小小的故事。
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此胡非彼胡
對(duì)人類而言,胡子是男性臉上的毛發(fā)。但這里的“胡子”,指的是哺乳動(dòng)物一種特殊的具有感覺功能的毛發(fā),分布于嘴的周圍、臉、眼睛上方和前肢,英文叫vibrissae(有時(shí)也叫whisker,但whisker也指人類的胡子,不是很準(zhǔn)確,所以我們不用這個(gè)詞)。貓和老鼠的胡子就是典型的vibrissae。為了減少中英夾雜,下面我們把vibrissae稱為觸覺須。
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觸覺須除了長(zhǎng)在嘴巴周圍,還在眼睛上方和前肢,家里有貓的朋友可以看一下自家小貓的手|Pixabay
絕大多數(shù)的哺乳動(dòng)物都有觸覺須,完全沒有觸覺須的只有兩類:一類是單孔目(下蛋的哺乳類,例如鴨嘴獸),一類是各種大猿,包括人(又不帶人類玩兒是吧?)。
觸覺須比普通毛發(fā)更長(zhǎng)、更粗,毛囊特別大,毛囊周圍分布著發(fā)達(dá)的觸覺須神經(jīng)(vibrissal nerve),來自于三叉神經(jīng)(trigeminal nerve)的眶下神經(jīng)(infraorbital nerve)。
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某個(gè)研究中對(duì)生物放電的記錄標(biāo)志,可以看出觸覺須(vibrissae)下的黑點(diǎn)為毛囊,連接著面部神經(jīng)(facial nerve)和眶下神經(jīng)(infraorbital nerve)|Albarracín, Ana L. et al. (2007).
毛發(fā)雖然是個(gè)死東西,但它受到的壓力會(huì)傳導(dǎo)給毛囊內(nèi)的機(jī)械感受器,而后由深層和淺層的觸覺須神經(jīng)收集觸覺信息,傳遞給大腦。在一些胡須觸覺特別敏感的動(dòng)物,比如老鼠、尤金袋鼠(Macropus eugenii)、加州海獅(Zalophus californianus)的大腦里,還有負(fù)責(zé)處理胡須觸覺信息的腦區(qū)。
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探路和識(shí)物
觸覺須最典型的用途,就是在黑暗、復(fù)雜的環(huán)境下,充當(dāng)“探路杖”。
老鼠等有胡子的小型哺乳動(dòng)物,觸覺須可以非常靈活地?cái)[動(dòng),朝四面八方探索收集信息。老鼠在行動(dòng)之前會(huì)低下頭,增加觸覺須與地面的接觸。到走路時(shí),觸覺須朝兩邊擺動(dòng),前腳始終都落在觸覺須掃過的范圍之內(nèi)。跑步時(shí),老鼠則會(huì)把觸覺須轉(zhuǎn)向前面,以免發(fā)生碰撞。
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一只寵物鼠臉上的觸覺須,呈現(xiàn)網(wǎng)格排列|Dawn Huczek / flickr
除了探路,觸覺須還可以識(shí)別獵物。
小臭鼩的視力很差,而且在夜間捕獵,所以它主要依賴觸覺來識(shí)別獵物。靠著敏感的觸覺須,它可以準(zhǔn)確地向蟋蟀的胸部神經(jīng)集中的位置發(fā)起撲咬,癱瘓其行動(dòng)。小臭鼩是最小的哺乳動(dòng)物,體重1~3克,蟋蟀比它小不了多少,而且蟋蟀會(huì)用帶刺的后腿發(fā)起猛踢,所以攻擊獵物要害是很重要的。
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小臭鼩(Suncus etruscus)的觸覺須清晰可見|Trebol-a / Wikimedia Commons
小臭鼩的觸覺須有長(zhǎng)的和短的兩種。科學(xué)家做過實(shí)驗(yàn),給幾只小臭鼩去掉短胡須,它們撲擊蟋蟀的成功率從92%下降到了52%;給另外幾只小臭鼩去掉長(zhǎng)胡須,它們的成功率則從91%下降到52%,而且攻擊最多的部位從蟋蟀的胸部變成頭部。這說明了觸覺須對(duì)它識(shí)別獵物的重要性。
有趣的是,小臭鼩還會(huì)攻擊蟋蟀的塑料模型,說明它可以憑觸覺須來識(shí)別物體的整體形狀,就像我們用視覺一樣。
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它們也有胡子?
另一群善用觸覺須的獵手是龐然大物。
海豹的觸覺須可以感知到水流的擾動(dòng)。海豹的胡須扁平,而且輪廓是波紋狀的——不是自來卷,而是很有規(guī)律的忽而粗,忽而細(xì)——這樣的形狀可以減少擾動(dòng)胡須的渦流,起到“降噪”效果。
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海豹的胡須是波紋狀的,而且可以用來感受魚群的尾流|參考文獻(xiàn)[4]
海豹的觸覺須極其敏感,可以感覺到每秒245微米(每小時(shí)0.88米)的微弱水流,憑借這種能力,它甚至可以感知到180米外鯡魚游過的尾流。科學(xué)文獻(xiàn)記載過失明但依舊健康的野生海豹,可見觸覺須的感知之強(qiáng)。
最古怪的觸覺須使用者,也是我們認(rèn)為最不應(yīng)該有“胡子”的動(dòng)物。一般認(rèn)為,鯨的毛發(fā)已經(jīng)完全退化,只留下空的毛囊;但圭亞那海豚把殘存的觸覺須毛囊變成了全新的東西:電感應(yīng)裝置。它上頜的觸覺須毛囊呈壺腹?fàn)睿車懿济?xì)血管和發(fā)達(dá)的三叉神經(jīng)眶下神經(jīng),毛囊內(nèi)充滿凝膠狀物質(zhì)。這是一個(gè)對(duì)微弱電流極為敏感的感應(yīng)器,鴨嘴獸和一些軟骨魚也有類似的器官。
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圭亞那海豚(Sotalia guianensis)將殘存的觸覺須毛囊變成了用來感應(yīng)電流的結(jié)構(gòu)|參考文獻(xiàn)[5]
使用儀器實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),圭亞那海豚能對(duì)4.6微伏的電壓產(chǎn)生反應(yīng),這個(gè)敏感度超過了鴨嘴獸(40~50微伏),但不如軟骨魚。圭亞那海豚經(jīng)常在渾濁、能見度差的水里生活,還會(huì)在海床泥土中覓食,電感應(yīng)器可以幫助它感知到魚(不是會(huì)放電的那些魚)肌肉發(fā)出的微弱生物電。
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胡須里的秘密
人類雖然沒有觸覺須,但觸覺須對(duì)科學(xué)家也有特別的價(jià)值。
觸覺須的排列順序像指紋一樣,千“人”千面,每個(gè)動(dòng)物都不一樣。
我們對(duì)動(dòng)物進(jìn)行比較深入的研究時(shí),經(jīng)常需要進(jìn)行個(gè)體識(shí)別。比如你想知道某地有幾頭獅子,就得認(rèn)識(shí)當(dāng)?shù)氐拿款^獅子,否則可能把一頭獅子錯(cuò)認(rèn)成十頭,或者把十頭獅子認(rèn)成一頭。因此,動(dòng)物學(xué)家需要找出一些獨(dú)一無二又容易識(shí)別的特征——觸覺須就是這樣一種線索,動(dòng)物學(xué)家已經(jīng)利用觸覺須成功識(shí)別了獅子、海獅和北極熊個(gè)體。
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北海狗的胡須,科學(xué)家能夠通過北海狗和海獅的胡須,追蹤它們的飲食,進(jìn)而研究當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境變化|NOAA Fisheries
觸覺須會(huì)長(zhǎng)期持續(xù)生長(zhǎng),獰貓的胡子大概可以在臉上“駐留”100天,白鼬的胡子則有5個(gè)月;而且觸覺須成分穩(wěn)定,采樣也很容易。所以,觸覺須可以作為留在臉上的“日記”,幫助我們一窺動(dòng)物的生活秘密。
胡子的成分可以告訴我們動(dòng)物吃過什么。人類種植的一些植物,比如玉米和甘蔗,富集了較多的碳13同位素(比普通的碳原子多一個(gè)中子)。那么,吃了“人類的食物”的動(dòng)物(比如老鼠),以及吃了“吃了‘人類的食物’的動(dòng)物”(比如會(huì)吃老鼠的獰貓),體內(nèi)也會(huì)有較多的碳13同位素——我們就可以通過分析觸覺須里的碳13含量,判斷這個(gè)動(dòng)物的生活對(duì)人類的依賴程度。
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獰貓(Caracal caracal)|Leo za1 / Wikimedia Commons
積累在毛發(fā)中的激素,也會(huì)成為我們了解動(dòng)物生活史的重要信息。例如懷孕的動(dòng)物孕酮(progesterone)會(huì)增加,遭受壓力緊張的動(dòng)物則會(huì)增加皮質(zhì)醇(cortisol),這些激素都會(huì)殘留在觸覺須里,成為一段動(dòng)物的“個(gè)人史”。
不過,因?yàn)槊l(fā)的生長(zhǎng)不像年輪那樣嚴(yán)格地一年一輪,想解讀這本“日記”還需要一些技巧。科學(xué)家為此設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn):給動(dòng)物園里的獅子和豹子吃一段時(shí)間的長(zhǎng)頸鹿肉,再檢查觸覺須里面的碳13含量。動(dòng)物園平時(shí)喂食的是碳13很多的牛和雞,長(zhǎng)頸鹿的碳13很少。因此,如果知道了觸覺須哪一段碳13含量低,再參照喂長(zhǎng)頸鹿肉的時(shí)間,就可以推算出觸覺須生長(zhǎng)的速度,以及食物里的元素進(jìn)入到觸覺須中所需的時(shí)間。
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觸覺須記錄了許多信息|Keven Law/ Wikimedia Commons
對(duì)于觸覺須的研究,已經(jīng)有上百年的歷史,但在許多方面還是藍(lán)海。胡子伸進(jìn)的不是老鼠洞,而是蘊(yùn)含了無數(shù)哺乳動(dòng)物秘密的洞。
參考文獻(xiàn)
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作者:紅色皇后
編輯:麥麥
題圖來源:翻墻
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Guokr
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