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兩棲動(dòng)物腦如何調(diào)節(jié)捕食壓力驅(qū)動(dòng)隱蔽色的演化？8月17日，國(guó)際期刊《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）在線發(fā)表西華師范大學(xué)廖文波教授研究團(tuán)隊(duì)最新研究成果，驗(yàn)證了兩棲動(dòng)物通過進(jìn)化明顯的隱蔽色來降低捕食壓力而導(dǎo)致腦容量減小的假設(shè)。

腦作為有機(jī)體認(rèn)知、學(xué)習(xí)、記憶和信息處理的神經(jīng)系統(tǒng)，其對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)性能夠提高物種的適合度，從而保證物種的繁衍。兩棲動(dòng)物腦容量在物種之間存在顯著的變化，這些變化既與環(huán)境因素有關(guān)，又與遺傳因素有關(guān)。盡管部分研究通過探討動(dòng)物腦容量與性選擇強(qiáng)度、棲息地利用和食性的進(jìn)化關(guān)系來驗(yàn)證腦“認(rèn)知假說”和“高耗能組織代價(jià)假說”，但是關(guān)于捕食壓力、反捕食策略與動(dòng)物腦容量的進(jìn)化關(guān)系缺乏宏觀層面的解析。對(duì)大多數(shù)動(dòng)物來說，躲避捕食者至關(guān)重要，為避免被捕食，幾乎所有的動(dòng)物類群都進(jìn)化了相應(yīng)的反捕食策略，如隱蔽色。然而，尚不清楚腦在這種捕食者驅(qū)動(dòng)下反捕食策略進(jìn)化的作用。

為解決這一問題，西華師范大學(xué)廖文波教授研究團(tuán)隊(duì)與荷蘭瓦格寧根大學(xué)Alexander Kotrschal博士、瑞士蘇黎世大學(xué)Stefan Lüpold教授等人合作，以中國(guó)102種兩棲動(dòng)物為研究對(duì)象，通過近6年野外觀察，并整合形態(tài)學(xué)、行為學(xué)、解剖學(xué)、系統(tǒng)發(fā)育學(xué)等多維度研究手段，檢驗(yàn)團(tuán)隊(duì)所提出的新假設(shè)，即兩棲動(dòng)物通過進(jìn)化明顯的隱蔽色來降低捕食壓力而導(dǎo)致腦容量的減小。研究成果以“認(rèn)知與偽裝：兩棲動(dòng)物腦如何調(diào)節(jié)捕食壓力驅(qū)動(dòng)隱蔽色的演化（Cognition contra camouflage: how the brain mediates predator-driven crypsis evolution）”為題，于2022年8月17日在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）在線發(fā)表。

圖1：蛙類腦容量、捕食壓力、逃跑能力及隱蔽色的進(jìn)化關(guān)系

研究成果系統(tǒng)解析了兩棲動(dòng)物腦容量、捕食壓力與隱蔽色之間的進(jìn)化關(guān)系。研究顯示，在捕食壓力較低的情況下，蛙類不必進(jìn)化出顯著的隱蔽色，因?yàn)樗麄兛梢酝ㄟ^增加的腦容量來提高認(rèn)知并躲避捕食者；而在較高的捕食壓力下，這一策略可能變得更低效或更耗費(fèi)能量，從而選擇減少腦容量，并進(jìn)化出更加明顯的隱蔽色。研究結(jié)果為人類理解兩棲動(dòng)物增加腦容量的成本與利益、隱蔽色的進(jìn)化以及捕食壓力的變化如何塑造與之對(duì)應(yīng)的反捕食者策略提供新的視角。

該研究是廖文波團(tuán)隊(duì)在兩棲動(dòng)物腦容量適應(yīng)性進(jìn)化等方向長(zhǎng)期工作的基礎(chǔ)上取得的又一重要成果。系列工作將為動(dòng)物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)以及多樣性保護(hù)研究提供新的系統(tǒng)研究框架。

西華師范大學(xué)西南野生動(dòng)植物資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室廖文波教授為第一作者兼獨(dú)立通訊作者，蔣瑩博士、黎大勇教授、金龍博士、鐘茂君博士、齊銀博士參與該研究。研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：31772451、31970393）和四川省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（22NSFCSC0011）等資助。（西華師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院）