比“先有鸡还是先有蛋”更蛋疼的问题！

说到鸟蛋，我们首先想到的第一个问题或许是：“先有鸡还是先有蛋？”（如上图）第一个问题很容易回答，从进化的角度来看那肯定是先有蛋再有鸡（简单来说：鸟蛋的本质是羊膜卵，首先出现在爬行动物中，比如海龟、蜥蜴和蛇，但是出现蛋这种构造的时候，鸟类还没有从它们的“近亲”恐龙那里分化出来呐）。紧接着大家留意到的可能是另外一个问题：“鸟蛋为什么会有不同的形状？”（见下图）。

这个问题一直让很多科学家们着迷，因为鸟蛋的大小、形状和花纹确实令人眼花缭乱，包括几乎对称的球体和更细长、圆锥形的形状。有研究通过测量各种鸟类的蛋，收集椭圆率和不对称比例的参数进行比较，发现大多数鸟类的蛋都是椭圆形略不对称的（没错，梨形！注意下图密集的橙色点）。

关于这个问题的解释有很多种，曾经一篇刊载在《实验生物学》杂志（Journal of Experimental Biology）上的文章，观察了一种生活在北极附近峭壁上却不筑巢的崖海鸦（Uria aalge），它们的卵是梨形的。而这篇文章的作者之一，美国伊利诺伊大学香槟分校的生物学家马克·豪伯（Mark Hauber） 解释说：“梨形结构会限制蛋的滚动范围，如果一只亲鸟不小心踢了一枚蛋，这枚蛋也不会从悬崖上掉下来。”

还有人认为环境选择同样可以塑造鸟蛋的形状。比如，某些蛋的形状能够有助于在鸟巢中放下更多枚蛋，并且让空气流通，氧气能够在雏鸟发育过程中更为有效地通过蛋壳上的气孔进入蛋内。

去年，普林斯顿大学（Princeton University）的进化生物学家玛丽·卡西·斯托达德（Mary Cassie Stoddard）牵头的一项研究，从鸟类家族的1400个物种中挑选了50000个鸟蛋进行研究。提出了一个闻所未闻的新观点：飞行能力越强的鸟类蛋越“瘦”？（如下图）而这一消息也登上了各种生物网站的头条。斯托达德解释说：“善于飞行的鸟演化出了流线型的身体，这影响了它们蛋的形成过程。”

然而，有研究人员对这一新观点持怀疑态度。英国谢菲尔德大学（University of Sheffield）的进化生物学家蒂姆·伯克黑德（Tim Birkhead）说，这一发现“挑起了争议”，提出了问题，他研究了几十年的鸟类，并与数学家一起工作了数年，想出了测量鸟蛋形状更好的方法。研究发现，飞行能力仅仅解释了鸟蛋4%的种间差异。提出这一理论的斯托达德解释说，虽然比例较低，但对于经典的大数据复杂研究，这一结论仍然很重要。而这一比例对于伯克黑德和他的团队来说是一个好消息，这促使他们加强了对另一种解释的深入研究。

近期，伯克黑德的研究团队指出：鸟蛋的孵化条件（包括巢的位置和鸟类如何孵化它们的卵），在解释鸟蛋形状的演化方面比“飞行能力”更重要。今年八月底，伯克黑德在第二届欧洲和北美进化生物学联合大会上发表了演讲，着重于研究崖海鸦，一种在英国被称作海鹦鹉的鸟。自19世纪40年代以来，它的蛋因其色彩和图案美丽且变化多端而备受鸟蛋收集者的垂涎（如下图，均为崖海鸦的卵）。

研究这种鸟类的伊利诺伊大学的行为生态学家马克·豪伯解释说：“崖海鸦梨形的蛋属于形状比较极端的类型，因为它的蛋最不对称，而且椭圆率最高”。而这种鸟类以每平方米70个个体的密度在狭窄的岩壁上筑巢，直接在岩壁上产下一枚约重100g带有蓝色斑点的卵（如上图）。

在访问其中一个巢区时，伯克黑德教授对鸟蛋的形状可能在防止鸟卵因为意外滑落使得亲鸟丧失它们后代方面的作用感到震惊。为了测试这个想法，他准备了两种鸟蛋，一个崖海鸦的蛋（梨形）和一个它的亲缘物种——刀嘴海雀（Alca torda）的椭圆形蛋 。他把这两种蛋放在悬崖的不同地方，然后观察哪一种鸟的蛋在崖壁上更不容易滚落。

事实证明，崖海鸦的蛋比刀嘴海雀的蛋更稳定，特别是在陡峭的坡面上。当他们在实验室里测试这个想法时，伯克黑德教授的团队得到了类似的结果。他们计算了崖海鸦和刀嘴海雀蛋需要多长时间才能从陡峭的坡面上滑落下来。当然，在这个实验里，科学家们用砂纸覆盖在坡面上以模仿悬崖的粗糙表面。

总的来说，鸟蛋越尖（由最宽和最窄部分之间的距离越远），它在平面上去抑制滚动的作用更明显，伯克黑德教授在8月的会议上和他的论文里面指出了这个发现。这种形状不会减慢滚动的蛋; 相反，他强调的是，这种形状首先使蛋不会开始滚动。伯克黑德教授补充说，蛋通过“躺”在它的长轴上，一个崖海鸦蛋与更多的地面接触，因此更有可能留在陡峭的崖壁平面上，即使是亲鸟转换位置并暂时停止用足趾来控制住鸟蛋。“对于崖海鸦来说，鸟蛋的形状允许它们可以停在在那些陡峭的山坡上，”科林斯堡科罗拉多州立大学的进化生物学家福特·科林斯说（Fort Collins）说，他没有参与这项研究工作。

在另外一项研究中（如上图），伯克黑德教授和他的同事评估了30个鸟类物种的蛋形和巢址之间的关系，包括崖海鸦的近缘物种（海雀等种类）和企鹅，它们的蛋有各种各样的形状和大小。他们还评估了鸟蛋和窝卵数大小对蛋形状的潜在作用，胚胎发育模式以及父母在巢孵蛋时的姿势。他们得出结论，巢址解释了三分之二的鸟蛋形状变异，尽管亲鸟的孵化姿势也发挥了作用，他们的这项研究发表在英国的鸟类杂志Ibis上。

与此同时，在纽约城市大学，豪伯教授和纽约亨特学院的研究生黑斯（Ian Hays）也在评估鸟蛋形状对崖海鸦及其近缘物种鸟蛋的保护作用。他们首先设计了一种精确评估鸟蛋形状复杂性方面的方法，例如曲率和尖锐度的变化。然后他们根据来自11个物种的380个真实鸟蛋设计了模型蛋，包括崖海鸦和刀嘴海雀 - 所有这些都填充了硅质的“蛋黄”。最后，使用3D打印机，他们制作了27个各种形状的鸟蛋并进行了测试它们如何在不同陡峭程度的斜坡上移动。

在相当平坦的斜坡上，偏圆锥形蛋不太可能直线滚动。因此，在陡峭的山坡上，一只梨形滚动的蛋更有可能在原地打转并最终停留在悬崖壁上（如上动图），豪伯教授和黑斯的研究结果发表在“实验生物学杂志（Journal of Experimental Biology）”上。相比之下，细长的蛋在陡峭的斜坡上相对容易滚动，更对称的蛋也是如此。“使用3D打印的鸟蛋是一个好主意，”伯克黑德教授说。然而，他有点怀疑使用3D模型是否真的可以模仿鸟卵的运动。

两组研究似乎得出了相同的结论：“对于鸟蛋形状而言，保持在原位置的重要性是比“飞行能力”更可靠的解释”，马萨诸塞州南哈德利曼荷莲女子学院（Mount Holyoke College）的进化生物学家帕特里夏·布蕾楠博士（Patricia Brennan）评论说。她并没有参与这些研究工作。 “鸟蛋的形状对于蛋的稳定性是至关重要的，它决定了鸟蛋之所以不会从悬崖上掉下来。”

斯托达德博士在其研究中使用了更多的鸟蛋样本，以证实了她的结论。然而，“像崖海鸦及其近缘物种这样较少的物种，可能并不总是遵循鸟蛋在全球鸟类范围内所展现的规律”。布蕾楠对斯托达德博士的研究这样评价。面对不同研究结果的争议，斯托达德博士认为： “鸟卵的形状进化在几个世纪以来一直是个未能解决的难题”。但从目前不同研究的争议来看，这个问题仍未能完美地解决。“谁知道呢？也许明年我们就可以解决这个问题了”，斯托达德博士踌躇满志地说。

参考文献略

文章来源：推鸟

编辑：Pierre