回声定位：盲鼠玩家身怀绝技

图为莫斯科动物园的中国辫子。动物可以有效地定位回声，以非常高的音调吱吱作响，并通过聆听回声来感知周围环境。摄影：JOEL SARTORE，国家地理摄影方舟

作者： 道格拉斯·梅因

在东亚山区的森林里，在黑暗的掩护下，几只猪尾巴老鼠从树上爬出来，在树枝和地面上探索浆果，种子和昆虫。令人惊讶的是，这些动物几乎看不到任何东西。

那么它们是如何移动的呢？最近发表在《科学》杂志上的一项新研究得出结论，猪尾巴老鼠通过发出高频吱吱声，然后听附近物体反射回来的回声来导航。

先前的研究表明，糖精的另一个亚种，越南侏儒背鼠，也可能具有回声定位。然而，这是研究人员首次收集证据，证明所有四只尾尾鼠（也称为软毛鼠）都具有回声定位。

"我们真的很惊讶这个属的所有物种都具有回声定位能力，"该研究的第一作者，中国科学院昆明动物研究所研究员Shi Peng说。

到目前为止，只有两种具有回声定位能力的哺乳动物得到了充分的研究和证实：蝙蝠和鲸目动物，包括鲸鱼、海豚和鼠海豚。有证据表明，飞蛾和鲭鱼是马达加斯加特有的一种小型哺乳动物，可以回声定位，但几乎可以肯定的是，它们不如蝙蝠和鲸目动物有效。Schpeng说，这种能力可能在五种不同的哺乳动物品系中独立进化。

其他几种鸟类使用更基本的回声定位方法，包括油蛞蝓和金燕子。

既往回声定位研究

2016年，莫斯科Sefftsov生态与进化研究所的生物学家Aleksandra Panyutina展示了沙巴辫子可以在完全黑暗中躲避实验室障碍的证据。她记录了他们的一些叫声，这些叫声在频率和节奏上与能够回声定位的蝙蝠相似：非常高的音高和频率，在某些情况下每秒重复数十次。

但是，录制并不容易。"我们缺乏必要的设备来记录回声定位信号，因为我的蝙蝠探测器不够灵敏，无法记录啮齿动物的叫声。

她与莫斯科国立大学的生物学家Ilya Volodin和其他同事一起工作。他们一起更多地了解了猪尾老鼠的吠叫，并研究了它们的眼睛。他们的眼睛"非常小，他们的光敏细胞很少，"沃洛丁说。

综合研究

在目前的研究中，Shi Peng及其同事从中国各地的山区捕获了四条尾纤。每个物种只有十几厘米长，覆盖着柔软的灰褐色皮毛。在实验室中，他们在完全黑暗中进行了一系列实验，以测试尾纤的回声定位能力。

首先，研究人员比较了猪尾鼠在混乱环境和清洁环境中的行为。他们发现，与后者相比，猪尾小鼠在先前环境中发出的超声波的数量和频率显着增加。接下来，他们展示了猪尾鼠可以通过隔板上的小孔找到自己的路，但只有在发出一系列吱吱声之后。

科学家们还将猪尾鼠放在一个升高的盘子上，让它们自由探索。在平台下方，他们放置了一个狭窄的坡道，通往食物奖励。所有猪尾巴老鼠都会发出叫声，可以在完全黑暗中跳上坡道。研究人员还在辫子上戴上耳塞，并要求他们再试一次。这一次，他们找不到坡道，拨打了更少的超声波电话。

科学家们将猪尾小鼠的骨骼结构与蝙蝠的骨骼结构进行了比较，发现它们的咽部结构惊人地相似。咽部区域位于口腔和鼻腔后面，在那里发出哭泣。同样，他们发现尾纤鼠的茎骨和舌骨与耳朵附近的凸起骨融合。唯一具有这种结构的另一种哺乳动物是蝙蝠。

约克大学感官生物物理实验室的研究员和研究生Rebecca Whiley表示，解剖学上的相似性表明同质性，进化特征的趋同，其中相似的特征在不同甚至不相关的物种中出现和发展。她没有参与这项研究。研究作者说，解剖结构允许辫子"比发回的回声更有效地表征神经元"，换句话说，这是表征大脑周围环境的更好方法。

接下来，研究人员对中国尾纤的基因组进行了测序，并将其与海豚和两只蝙蝠的基因组进行了比较。他们发现，在这些动物中，与听力相关的遗传相似性高于随机机会可以解释的。他们还发现，一个重要的视觉相关基因帮助细胞的视网膜功能，而四只猪尾巴小鼠中没有一个具有功能基因 - 进一步证明这些动物几乎没有视觉能力。

Shi Peng和他的同事们希望继续研究这些动物，甚至是它们的近亲。这些尾纤仍然鲜为人知，可能有超过四个子尾。石鹏还推测，除了这一属的动物，还有其他动物也具备在黑暗中导航的能力。

"我们的研究表明，适应性特征的生物多样性比我们想象的要多，"她说。"我们几乎可以肯定，还有更多的回声定位动物等着我们去发现。

（译者：流浪狗）