动物感观发现之旅

潘浩宇

在人类历史的长河中的大部分时期，动物的感观对人类来说完全是个谜。释迦牟尼和亚里士多德各自准确地把感观分成了五类：视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉，但至于这些感观如何工作的，囿于科技手段和知识的缺乏，无人知晓。到16世纪，人们使用了一个模糊的概念——生命力，来表示从感觉器官进入大脑的东西。

转折始于显微镜的出现。

发现受体细胞

——信息的接收器

显微镜发明后，科学家终于能够以前所未有的方式探索人和动物的身体。科学家们能够直观地看到感覺器官的内部构造，眼球是他们探索感官的开端。列文虎克作为显微镜先驱，于18世纪20年代首次观察到了眼球背后的视杆细胞和锥状细胞，这些都是眼睛感受光线的接收器。不过，一直到1834年才由德国解剖学家马克斯·舒尔策对眼睛的细胞构成进行了描述，详细说明了视网膜上大量视杆细胞和锥状细胞的情况。

舒尔策是一个天才的解剖学家，他研究猫头鹰、鼹鼠、蝙蝠和刺猬这些夜行动物的视网膜，发现它们的锥状细胞比人类少，而杆状细胞则比较多；他由此推断，杆状细胞用来在昏暗的空间中感受光线，而锥状细胞则用来感受颜色。这一发现对于当时的感观研究而言是一次飞跃：原来身体上有不同的细胞来接收不同类型的感观信息，这些细胞被统称为“受体细胞”。

后续的研究发现，所有哺乳动物的眼球上都有杆状细胞和锥状细胞，因为它们与人类都由恐龙时代的同一祖先进化而来——一种体型较小、外形类似獾的原始有蹄兽。在漫长的进化过程中，这种感觉系统在所有哺乳动物身上留下来了，只是有所改进。因此，人类与动物的视觉器官都是以相同的方式工作：受体细胞接收到光子，形成电信号发送至大脑，让我们“看见”。嗅觉和听觉也与此类似。

通过显微镜分析各种动物体内的受体细胞的数量，科学家们发现人类的感观系统配置与其他动物相比其实很低调。例如，狗约有40倍于人类的嗅觉受体细胞，在某些种类中甚至达到了大约3亿个，而人的嗅觉细胞只有大约500万个。因此，狗可以通过嗅觉侦察毒品、癌细胞、臭虫蛋和TNT。令人意想不到的是，蜜蜂也有如此灵敏的嗅觉。2014年，法国和克罗地亚的科学家饲养了一群“嗅探蜂”，训练它们将炸药的气味和糖相互关联，然后帮助企业在巴尔干半岛寻找矿脉和地雷。

然而，即使像狗和蜜蜂这么出色的嗅觉，与鲨鱼相比，就是小巫见大巫了。有些种类的鲨鱼可以闻到海水中百万分之一浓度的血，并以此为线索追踪血液浓度最高的地方，找到猎物，完成捕猎行动。

许多动物都使用信息素，蚕蛾醇就是其中之一。1959年，蚕蛾醇被科学家发现，化学制剂公司便将之用在农作物害虫防治上，减少农药的使用。把高浓度的蚕蛾醇喷洒到农田里，使雄成虫一直处于高浓度的性信息素包围之中，以致无法定向找到雌虫交尾，从而减少了下一代幼虫的产生。

发现动物超感能力

——从蝙蝠开始

当生物学家们对受体细胞了解越来越透彻时，他们发现蝙蝠另有高招。蝙蝠的眼睛太小，不能看清目标。然而，它却可以在夜间飞行，并且在飞行过程中捕食蛾子或蚊子。蝙蝠的超感秘密在20世纪40年代初由美国生物学家唐纳德·格里芬和罗伯特·加兰博斯揭开：蝙蝠可以发射超声波，并根据回声绘制一张3D地图。格里芬将这一能力命名为“回声定位”。从此，人类意识到，动物能够用人类所不具有的能力来感知这个世界。

格里芬与他的同事一起仔细研究和描述了蝙蝠的回声定位系统如何猎食、如何在飞行途中分辨猎物种类，甚至如何感受到猎物在水面荡起的涟漪。而这类研究成为了一门新的学科：神经行为学。在神经行为学的拓展下，人们发现，使用回声定位系统的动物远不止蝙蝠一种，齿鲸、海豚、鼩鼱和某些种类的鸟类，如洞燕和油鸱都具有声纳探测能力。甚至有迹象表明，失明的人类也会使用这样的技巧：让舌头发出喀哒声，人体回声定位器可以听到并运用回声定位自己的路线。

除了回声定位，神经行为学家在最近的几十年里还发现了动物许多其他的超级感观，例如，蜜蜂能够看见光中的紫外线光谱；鲨鱼和海豚可以侦测到猎物发出的电流；鸟类可以根据地球磁场的磁力线导航，飞越数万千米进行迁徙；家畜可以自觉地按南北方向排列队伍；许多种类的蛇可以侦测到温血动物发出的红外线辐射；蜘蛛可以通过外骨骼的应力传感器感觉外界的震动，并根据不同的震动类型判断危险或猎物；鱼可以感受到水浪的压力，并根据压力信息调整自身浮力。

神经行为学为我们打开了动物感知的另一片天地，同时有更多超级感观等待着我们去发掘。