本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
當我和我的兄弟還小的時候,我們非常小心地平分最後一點甜點。並不是我們特別寬宏大量。明智的父母在我們家制定了一條規則:我們中的一個將零食分成兩半,另一個選擇他的一半。“你切,我選”是 1990 年代高盛家族中一句常見的口頭禪。這條規則確保了我們在擔任分配者角色時,都會盡可能公平。廚房的尺子不止一次被拿出來。如果我認為我可以偷偷吃掉最後一塊餅乾而不被他注意到,我相信我會那樣做。而且我不會感到抱歉。
然而,想象一下,如果我的兄弟決定把最後一塊餅乾全部留給自己,然後拿著它跑到客廳裡,會發生什麼。這是他可能阻止我搶走我應得的那份零食的一種方法:找一個像樣的藏身之處,如果我靠得太近,他可以跑回廚房。一旦回到廚房,如果我靠得太近,他可能會起身跑回客廳。這被稱為“刺激-反應規則”。最終,以我聰明的孩子般的頭腦,我會抓住這個規律,並找到一種方法來阻止他從一個房間到另一個房間的路徑,從而增加獲得一些甜點的機會。
這裡有一個更好的方法,我的兄弟可以用它來保護他的零食:始終盯著我,始終遠離我移動,使我們之間的距離平均保持固定。如果我向右走,他就向左走。如果我向他靠近,他就後退。除非把他逼到牆角,否則我的努力將是徒勞的。那是因為我的兄弟可以呼叫更廣泛的行為,而不是使用一小套可預測的動作。如果你的行為是多變的而不是可預測的,小偷就很難學會你如何保護你的食物。這被稱為“控制論規則”。
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去年,Heather C. Bell 和來自萊斯布里奇大學的同事表明,老鼠分別使用“搶奪和躲避”的模式來偷竊或保護食物。擁有少量食物的防禦者透過橫向運動和原地轉動相結合來躲避搶奪者的入侵。老鼠透過使用控制論規則來完成這項任務。它們在自己和其他老鼠之間保持恆定的距離,從而可以自由地使用幾乎無限的動作組合。老鼠一直在進行持續的防禦,而不是等待防禦即將發生的盜竊行為。
然後,貝爾將她的注意力轉向田野蟋蟀Teleogryllus oceanicus。
如果你想選擇兩個不同的物種進行研究,以揭示決策方面的相似之處,你可能會選擇亞洲象和非洲象,例如,它們相隔數千公里,進化了大約一千七百萬年,但在解剖學上大致相當。或者可能是狼和它們的家養近親,狗。或者食肉的黑猩猩和食用水果的倭黑猩猩,這兩種猿類物種與人類關係密切,但社會結構和飲食習慣卻截然不同。或者黑猩猩和寬吻海豚,它們的社會結構幾乎相同,但棲息地型別卻截然不同。
你可能不會想到將老鼠與蟋蟀配對。但根據本月發表在《動物行為學》雜誌上的一篇新文章,這兩種動物可能比看起來有更多的共同之處。
首先,研究人員需要確保被分配扮演搶奪者角色的蟋蟀足夠飢餓,因此有動力去偷食物,並且被分配扮演防禦者角色的蟋蟀有動力保護自己的食物。他們透過六天不餵食(蟋蟀可以在沒有食物的情況下存活長達七天),並將它們彼此隔離來實現這一點。然後,在第七天,一對蟋蟀——一隻搶奪者和一隻防禦者——被放入一個小的、黑暗的圍欄中。研究人員在防禦者面前放了一小塊食物。然後,戰鬥開始了。
歡迎來到蟋蟀搏擊俱樂部。蟋蟀搏擊俱樂部的第一個規則是:你不能談論蟋蟀搏擊俱樂部。蟋蟀搏擊俱樂部的第二個規則是:你不能談論蟋蟀搏擊俱樂部。
當防禦者拿起食物時,試驗開始,當其中一隻蟋蟀吃掉食物時,試驗結束。每對蟋蟀測試三次。然後,研究人員使用他們的影片記錄來分析每隻蟋蟀的動作,以確定她是如何保護她的零食的。
就像老鼠一樣,蟋蟀透過使用控制論規則來使它們的食物遠離入侵者。事實上,它們使用了完全相同的規則:移動,使其他蟋蟀始終保持固定的距離。老鼠和蟋蟀都沒有逃避搶奪企圖,而是不斷嘗試從一開始就避免搶奪的可能性。
節肢動物門,蟋蟀所屬的門,和脊索動物門,其中包括老鼠(以及人類,以及所有哺乳動物、鳥類、魚類、兩棲動物、爬行動物等等),大約在五億年前分化。老鼠有大約五千六百萬個神經元,而蟋蟀有大約十萬個。老鼠有四條腿,蟋蟀有六條腿。老鼠用它們的兩隻前爪抓住食物,這意味著它們只能使用後腿進行防禦。相比之下,蟋蟀用它們的下顎抓住食物,下顎是一對顎狀結構,它們用它來抓住、壓碎或切割食物,從而解放了所有六條腿用於防禦性機動。儘管身體構造和神經系統如此迥異,但這兩種截然不同的物種的食物保護都受相同的規則支配。兩種不同的生物,各有其獨特的怪癖和複雜性,在某些方面是無法區分的,這說明了進化的效率和美妙之處。
更多關於蟋蟀搏擊俱樂部的資訊
Heather C. Bell、Kevin A. Judge、Erik A. Johnson、William H. Cade 和 Sergio M. Pellis(2012 年)。蟋蟀如何像老鼠?控制論在逃避性食物保護行為中的應用啟示《動物行為學》,84, 843-851 DOI: 10.1016/j.anbehav.2012.07.005
Bell, H., & Pellis, S. (2011). 大鼠食物保護的控制論視角:簡單的規則可以產生複雜且適應性強的行為《動物行為學》,82, 659-666 DOI: 10.1016/j.anbehav.2011.06.016
蟋蟀照片來自Flickr/kevincollins123。老鼠照片為公共領域。