動物感觀發(fā)現(xiàn)之旅

潘浩宇

在人類歷史的長河中的大部分時期，動物的感觀對人類來說完全是個謎。釋迦牟尼和亞里士多德各自準確地把感觀分成了五類：視覺、聽覺、嗅覺、味覺和觸覺，但至于這些感觀如何工作的，囿于科技手段和知識的缺乏，無人知曉。到16世紀，人們使用了一個模糊的概念——生命力，來表示從感覺器官進入大腦的東西。

轉折始于顯微鏡的出現(xiàn)。

發(fā)現(xiàn)受體細胞

——信息的接收器

顯微鏡發(fā)明后，科學家終于能夠以前所未有的方式探索人和動物的身體?？茖W家們能夠直觀地看到感覺器官的內(nèi)部構造，眼球是他們探索感官的開端。列文虎克作為顯微鏡先驅，于18世紀20年代首次觀察到了眼球背后的視桿細胞和錐狀細胞，這些都是眼睛感受光線的接收器。不過，一直到1834年才由德國解剖學家馬克斯·舒爾策對眼睛的細胞構成進行了描述，詳細說明了視網(wǎng)膜上大量視桿細胞和錐狀細胞的情況。

舒爾策是一個天才的解剖學家，他研究貓頭鷹、鼴鼠、蝙蝠和刺猬這些夜行動物的視網(wǎng)膜，發(fā)現(xiàn)它們的錐狀細胞比人類少，而桿狀細胞則比較多；他由此推斷，桿狀細胞用來在昏暗的空間中感受光線，而錐狀細胞則用來感受顏色。這一發(fā)現(xiàn)對于當時的感觀研究而言是一次飛躍：原來身體上有不同的細胞來接收不同類型的感觀信息，這些細胞被統(tǒng)稱為“受體細胞”。

后續(xù)的研究發(fā)現(xiàn)，所有哺乳動物的眼球上都有桿狀細胞和錐狀細胞，因為它們與人類都由恐龍時代的同一祖先進化而來——一種體型較小、外形類似獾的原始有蹄獸。在漫長的進化過程中，這種感覺系統(tǒng)在所有哺乳動物身上留下來了，只是有所改進。因此，人類與動物的視覺器官都是以相同的方式工作：受體細胞接收到光子，形成電信號發(fā)送至大腦，讓我們“看見”。嗅覺和聽覺也與此類似。

通過顯微鏡分析各種動物體內(nèi)的受體細胞的數(shù)量，科學家們發(fā)現(xiàn)人類的感觀系統(tǒng)配置與其他動物相比其實很低調(diào)。例如，狗約有40倍于人類的嗅覺受體細胞，在某些種類中甚至達到了大約3億個，而人的嗅覺細胞只有大約500萬個。因此，狗可以通過嗅覺偵察毒品、癌細胞、臭蟲蛋和TNT。令人意想不到的是，蜜蜂也有如此靈敏的嗅覺。2014年，法國和克羅地亞的科學家飼養(yǎng)了一群“嗅探蜂”，訓練它們將炸藥的氣味和糖相互關聯(lián)，然后幫助企業(yè)在巴爾干半島尋找礦脈和地雷。

然而，即使像狗和蜜蜂這么出色的嗅覺，與鯊魚相比，就是小巫見大巫了。有些種類的鯊魚可以聞到海水中百萬分之一濃度的血，并以此為線索追蹤血液濃度最高的地方，找到獵物，完成捕獵行動。

許多動物都使用信息素，蠶蛾醇就是其中之一。1959年，蠶蛾醇被科學家發(fā)現(xiàn)，化學制劑公司便將之用在農(nóng)作物害蟲防治上，減少農(nóng)藥的使用。把高濃度的蠶蛾醇噴灑到農(nóng)田里，使雄成蟲一直處于高濃度的性信息素包圍之中，以致無法定向找到雌蟲交尾，從而減少了下一代幼蟲的產(chǎn)生。

發(fā)現(xiàn)動物超感能力

——從蝙蝠開始

當生物學家們對受體細胞了解越來越透徹時，他們發(fā)現(xiàn)蝙蝠另有高招。蝙蝠的眼睛太小，不能看清目標。然而，它卻可以在夜間飛行，并且在飛行過程中捕食蛾子或蚊子。蝙蝠的超感秘密在20世紀40年代初由美國生物學家唐納德·格里芬和羅伯特·加蘭博斯揭開：蝙蝠可以發(fā)射超聲波，并根據(jù)回聲繪制一張3D地圖。格里芬將這一能力命名為“回聲定位”。從此，人類意識到，動物能夠用人類所不具有的能力來感知這個世界。

格里芬與他的同事一起仔細研究和描述了蝙蝠的回聲定位系統(tǒng)如何獵食、如何在飛行途中分辨獵物種類，甚至如何感受到獵物在水面蕩起的漣漪。而這類研究成為了一門新的學科：神經(jīng)行為學。在神經(jīng)行為學的拓展下，人們發(fā)現(xiàn)，使用回聲定位系統(tǒng)的動物遠不止蝙蝠一種，齒鯨、海豚、鼩鼱和某些種類的鳥類，如洞燕和油鴟都具有聲納探測能力。甚至有跡象表明，失明的人類也會使用這樣的技巧：讓舌頭發(fā)出喀噠聲，人體回聲定位器可以聽到并運用回聲定位自己的路線。

除了回聲定位，神經(jīng)行為學家在最近的幾十年里還發(fā)現(xiàn)了動物許多其他的超級感觀，例如，蜜蜂能夠看見光中的紫外線光譜；鯊魚和海豚可以偵測到獵物發(fā)出的電流；鳥類可以根據(jù)地球磁場的磁力線導航，飛越數(shù)萬千米進行遷徙；家畜可以自覺地按南北方向排列隊伍；許多種類的蛇可以偵測到溫血動物發(fā)出的紅外線輻射；蜘蛛可以通過外骨骼的應力傳感器感覺外界的震動，并根據(jù)不同的震動類型判斷危險或獵物；魚可以感受到水浪的壓力，并根據(jù)壓力信息調(diào)整自身浮力。

神經(jīng)行為學為我們打開了動物感知的另一片天地，同時有更多超級感觀等待著我們?nèi)グl(fā)掘。