鷸鳥有著水滴狀的蛋、貓頭鷹的蛋像顆高爾夫球,而蜂鳥的蛋則長得像雷根糖。對於這些「蛋」的多樣性,現在科學家第一次得到了令人信服的解釋:這些蛋的形狀取決於該物種有多會飛行。

§ 翻譯原文:A surprisingly simple explanation for the shape of bird eggs

能有個完美個科學證據來解釋鳥蛋的多樣性真的太棒了,這篇研究太經典了!」紐約亨特學院的行為環境學家Marl Hauber(未參與此研究)表示。

普林斯頓大學的演化生物學家Mary Stoddard一直對動物產下的「蛋」的多樣性感到訝異,即便它們都有著共同的一目的──養育並保護發育中的幼雛胚胎。幸運的是,在過去一個世紀來,加州柏克萊的脊椎動物學博物館蒐集了上千顆來自1400個物種的殼,並它們的照片在網路上。

Stoddard和她的同事們製作了一個電腦程式「Eggxtractor」,這個程式可以選取任何各種蛋的照片,並測量它們的長、寬和形狀。研究團隊再透過這接運算數據來評估這一共五萬顆蛋個形狀,距離完美的球面差多少──也就是看它們的形狀有多「尖」或有多「長」。有些蛋長得又尖又長有些只是尖或只是長有些可能僅是圓球狀的但是沒有一種是又尖又短的,像熱氣球的形狀那樣。

photo credit: Burke Museum @flickr

蛋的形狀其實不是取決於蛋殼,而是取決於裡頭的,因此Stoddard和哈佛大學的物理學家 L. Mahadevan,她的學生Ee Hou Yong也根據蛋膜的性質,和所承受發育中胚胎的壓力,設計出一套數學演算模型。他們用這套演算模型把蛋膜的堅硬度和它承受的壓力變化轉換為蛋殼形狀的評分。「調整這些『特徵參數』後,我們可以得到所以有自然界中可能出現的蛋殼形狀;而唯一一種鳥類不可能自然產生的,就是熱氣球狀的蛋。」

這項發現讓該領域的專家們印象十分深刻,「最酷的是,我們得到了能夠計算蛋外型的“整個”公式。」德國波昂大學的古生物學家Martin Sander說道。

Stoddard和她的同事製作了1000種鳥類的演化樹後,他們發現同一類的鳥通常蛋的形狀也會是相似的;而過去被認為相關的鳥巢種類、築巢地點或是每巢的幼雛數量,則實際上和鳥蛋的形狀沒有太大的關係。

研究團隊也探究了這些鳥類的飛行能力,也就是其翅膀的長寬比,是否和蛋的形狀有所相關。「過去曾有『鳥蛋的形狀可能和飛行能力有關』的假說,不過一直沒什麼人重視這個假設。」Stoddard表示;然而讓她的研究團隊感到震驚地,這個假說真有這麼一回事!這項發現也在2017年6月22日倍發表於期刊《 科學(Science)》中。善於飛行的鳥類,比方說鷸鳥、海雀,所產下的蛋較偏長型且不對稱—有點像是齊柏林飛船的形狀—可能是因為牠們有比較多的時間必須在空中,需要較輕、較結實的身體來幫助飛行;而對於不需要經常停留在空中的鳥類,像是熱帶地區的鶇科鳥類、咬鵑,牠們的但則比較偏向球狀。

photo credit: Rich Moony @flickr

根據Stoddard的推測,比起長型的蛋,圓球狀的蛋需要更寬的雌鳥骨盆才能生產;因此,就像需要不斷飛行的鳥類會演化出較流線型、較輕且較小的骨架般,為了讓蛋產出時能通過較窄的骨盆,這些鳥類也演化出較流線型的蛋。

「這個結果讓我感到驚訝,但研究證據們也足以說服我;他們的實驗數據解釋得非常好。」Sander表示,他和Hauber對於他們「能夠只透過蛋的形狀來猜測這隻鳥有多會飛」感到開心,「透過這篇研究,你只要看看一顆鳥蛋就能馬上得知牠的一些基本資訊。」 Sander說道。

這項研究在兩個部份都有突破性的發現,Stoddard表示。第一,「了解鳥蛋的形狀及蛋膜所扮演的角色」可以對養雞業有所幫助,或許能幫助他們生產更耐放、堅固的雞蛋。不過對於Stoddard來說,光是解開鳥蛋多樣性這謎團,本身就已經值回票價了。「蛋不只是餐桌上的一頓美食,」她解釋道,一顆鳥蛋就像是每一隻鳥一樣獨一無二,因為牠的存在,才讓一隻幼鳥得以在出現地球上,而這也讓陸地脊椎動物的祖先能夠在三億六千萬年前就存在於海裡,「牠就像是一長串演化的啟動鈕」。

 

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