俗话说,“予人玫瑰,手有余香。”
我们从小就被教导要乐于助人。实际上,不只是人类,无亲缘关系的个体之间的利他行为在动物中广泛存在。比如《自然》上曾有研究发现,普通吸血蝠(Desmodus rotundus)会反刍血液作为救命餐,喂给挨饿的同伴。
但问题是,施予者怎样判断对方的需求是否真实呢?
为了提高获得帮助的几率,接受者会主动表达请求,比如通过声音和肢体动作,来传达“快帮帮我”的信息。就好比大街上有陌生人泪汪汪地对你说他饿坏了,求你施舍十块钱来买面包吃,怎么才能确定他是真的饿,还是在骗吃骗喝呢?
2020年3月刊发于《公共科学图书馆·生物学》(PLOS Biology)的论文从褐家鼠(Rattus norvegicus)身上找到了答案。来自伯尔尼大学的卡琳·施内贝格尔(Karin Schneeberger)等人发现,野生型褐家鼠仅仅通过嗅觉信号,就能判断同伴是饥是饱,从而调整提供帮助的程度。
褐家鼠 | Wikipedia,AnemoneProjectors / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)
提供什么程度的帮助,
这是个问题
为了给褐家鼠制造互相帮助的机会,研究人员提供了一套给食装置:一个托盘,一头放着食物,另一头带有拉杆。两只褐家鼠彼此分隔,其中一只可以拉动拉杆,从而带动托盘,让另一只获得食物。
给食装置图 | Res Schmid
参与实验的褐家鼠互不相识,并且全部为雌性,共分为三种角色:“女主”是测试鼠,是实验的观察对象,它们懂得合作,并且会用给食装置;“女配一”是合作鼠,它们接受过特殊训练,总是会拉动托盘来帮测试鼠获得食物;“女配二”是气味鼠,专门给测试鼠提供嗅觉信号。
在实验中,20只测试鼠和4只合作鼠被随机配对,并放进相邻的有机玻璃箱中。为了排除视觉和听觉信号干扰,研究人员遮挡了两个箱子相邻的一面,并且用泵不断抽走合作鼠箱内的气味,泵的噪音还阻碍了两鼠之间的声音交流。与此同时,气味鼠被放进另一个房间的箱子,里面的空气被泵到测试鼠的箱内。也就是说,测试鼠接收到的只有来自气味鼠的嗅觉信号。
实验设置,其中箭头代表空气流动方向 | 参考文献[5]
实验分为两个阶段:
在体验阶段,测试鼠在合作鼠的帮助下获得食物,同时闻到的是吃饱的气味鼠箱子里的空气。对于蒙在鼓里的测试鼠来说,这就相当于吃饱的同伴在给自己送吃的。
到了第二天的测试阶段,测试鼠会随机闻到饿了一晚上的气味鼠,或是吃饱的气味鼠箱子里的空气。每只测试鼠会经历两次实验,如果在第一次的测试阶段闻到饿鼠的气味,那么在第二次的测试阶段就会闻到饱鼠的气味,反之亦然。那么对于测试鼠来说,面对处于两种不同饥饱状态下的曾经帮助过自己的同伴,它的反应会有何不同呢?
研究人员记录了测试鼠在两次实验中首次拉动托盘的延迟时间。结果显示,比起吃饱同伴的气味,饥饿同伴的气味会让测试鼠更快地拉动托盘。换句话说,褐家鼠更愿意向饥饿的同伴伸出援手。
解密“饥饿的气味”
那么,这种来自同伴的“饥饿的气味”究竟是什么呢?
研究人员收集了饿鼠和饱鼠所在箱子中的空气,并对样品进行了主成分分析,发现有7种化合物的含量存在明显差异。
其中,4种和食物代谢过程有关的化合物水平在饱鼠中更高。这些物质可能直接来自于进食和消化,因此可以作为衡量饥饿程度的指标。另外,结肠细菌的代谢产物戊酸,仅在饱鼠中存在,说明这种物质或许也与代谢活动直接相关。
还有两种化合物仅在饿鼠中存在:一是乙酸正丁酯,它存在于某些水果和木头当中。由于研究人员并没有给参与实验的褐家鼠投喂水果,他们怀疑被隔夜禁食的个体可能因为饥饿难耐,啃食了笼子里的木头。另一种是3-甲基丁酸,有意思的是,它是雌鼠信息素的组分,在褐家鼠交流中的具体功能迄今还未明确,有待后续研究。
总之,在排除其他感觉影响的情况下,褐家鼠可以仅凭嗅觉信号,来判断同伴目前的饥饱状态,并据此做出相应的帮助行为。这种嗅觉信号要么来自刚刚摄入的食物,要么来自消化过程的代谢产物,甚至还有可能是一种指示饥饿的信息素。正因如此,这种饥饿的气息不大可能假装,从而给褐家鼠提供了一种简便的判断机制,让它们对同类做出更恰当的回应。
实际上,利用嗅觉信号进行决策的动物或许不止褐家鼠一种,还有比如一开始提到的吸血蝠。马里兰大学的杰拉尔德·G·卡特(Gerald G. Carter)等人的研究表明,普通吸血蝠在给同伴喂血之前,会闻一闻对方或是给对方理毛,这可能是为了通过嗅觉判断对方是否已经进食。
至于我们人类,尽管无亲缘关系的人之间分享食物十分常见,但气味不大可能作为传递需求的信号,毕竟跟夜行性的褐家鼠比起来,人类主要依靠视觉和听觉来沟通。
来,大家一起吃 | Pexels
不过,甭管你看见办公室小伙伴午饭吃了多少,该分零食的时候还是分吧。
作者名片
作者:IvyP
编辑:悲催的铊宝宝
排版:雷颖
参考文献:
[1] Wilkinson GS. Reciprocal food sharing in the vampire bat. Nature 1984; 308: 181
[2] Hamilton WD. The genetical evolution of social behaviour I and II. Journal of Theoretical Biology 1964; 7: 1–52
[3] Lehmann L, Keller L. The evolution of cooperation and altruism–a general framework and a classification of models. Journal of Evolutionary Biology 2006; 19: 1365–1376
[4] Nowak MA. Five rules for the evolution of cooperation. Science 2006; 314: 1560–1563
[5] Schneeberger K, Röder G, Taborsky M. The smell of hunger: Norway rats provision social partners based on odour cues of need. PLOS Biology 2020; 18(3): e3000628
[6] Carter GG, Wilkinson GS. Food sharing in vampire bats, reciprocal help predicts donations more than relatedness or harassment. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 2013; 280: 20122573
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