安师大张方课题组Current Biology：雌性凹耳蛙向雄性“暗送秋波”
安师大张方课题组Current Biology：雌性凹耳蛙向雄性“暗送秋波”
近日，安徽师范大学张方教授课题组在国际顶级期刊Current Biology发表重要研究成果，首次揭示了蛙类中存在眨眼视觉信号。研究发现，我国特有物种凹耳蛙（Odorrana tormota）的雌性个体通过眨眼行为向雄性传递求偶信号，这一发现打破了此前认为眨眼信号仅存在于灵长类动物的认知，为理解动物视觉信号的起源与进化提供了新视角。
2024年3月11日，安徽师范大学生命科学学院张方教授课题组在Cell Press细胞出版社旗下期刊Current Biology上以“Female frogs communicate with males through blinking”为题发表研究论文。该论文首次报道了蛙类中存在眨眼视觉信号，表明这种信号机制并不局限于少数灵长类，而是可能存在于其它脊椎动物类群。安徽师范大学生命科学学院教师陈潘为本文第一作者，已毕业硕士研究生刘姝文为本文共同第一作者，安徽师范大学生命科学学院张方教授为本文通讯作者，安徽师范大学生命科学学院武亚涛博士、在读硕士研究生刘国卿，安徽师范大学地理与旅游学院教师金莹莹参与了本项研究。
通讯信号进化是动物行为学中最有趣的谜团之一。为了个体间的有效交流，在不同环境选择压力下，动物可能进化出多种信号类型（如视觉、嗅觉、声觉、触觉等）。眼睛是动物接收视觉信息的专门器官，但使用眼部运动（眨眼）作为一种视觉信号仅在具有复杂社会结构的灵长类动物中发现。在动物进化史上，蛙类祖先是第一种登陆生活的类群，早期无尾目动物逐渐进化出可活动的眼睑，以便在陆地上保持眼球湿润。现存蛙类几乎都具有眼睑结构，可以完成眨眼动作。蛙类依靠叫声进行交流，但越来越多的科学证据表明视觉等其他信号类型也在其性选择中起到重要作用，并在以往的研究中被低估。
图1 凹耳蛙生态照。
凹耳蛙*（Odorrana tormota）为我国特有物种，于上世纪70年代由著名两栖爬行动物学家赵尔宓院士和吴贯夫研究员等在安徽黄山发现并命名，现仅分布于安徽、浙江、江苏、江西、福建等省的少数溪流（图1）。凹耳蛙是蛙类中第一个被证实可以采用超声通讯的无尾目动物。与其它蛙类相似，雄性凹耳蛙通过叫声来吸引雌性来到产卵场并候机抱对。对于雌蛙会选择什么样的雄蛙（例如选择具有什么表型特征的雄蛙），国内外已经有非常多的研究，但是对于雌雄蛙近距离求偶互动的过程一直缺乏报道。成年凹耳蛙性比严重偏雄，繁殖期一只雌性周围常聚集十几只雄性，面对众多的雄性追求者，雌性凹耳蛙如何向心仪的雄性传达自己的抱对意愿？更为复杂的是，雌性凹耳蛙在性交流中并不总是沉默的听众，它们在产卵前也会主动发出独特叫声吸引雄性靠近（视频1）。性选择过程中谁才是这场“恋爱”过程的主宰者，这个问题一直是个未解之谜。
张方教授课题组在十多年的实地研究中，多次观察到凹耳蛙两性间近距离交流不仅依赖声信号，还可能存在视觉信号，特别是雌性眨眼在抱对前最为常见。因此，推测眨眼行为可能在雌性凹耳蛙性选择中起着重要作用。本研究从野外行为观察与室内控制实验两个方面证实了这一假设。为了解凹耳蛙的自然抱对过程，研究团队在野外寻找并追踪记录怀卵雌性凹耳蛙的运动轨迹与抱对前行为。结果显示，所有成功抱对的雌性在即将配对前均对目标雄性表现出多次眨眼行为。雌性凹耳蛙典型的抱对前行为是在溪流旁寻找并占据一块突出的石头，然后频繁发出响亮的求偶叫声来吸引雄性靠近，同时根据雄性的应答叫声调整身体的方向和位置；一旦雌性察觉到雄性的存在便停止大声鸣叫；如果雌性有了目标雄性，则会近距离对其眨眼；同时雄性反复发出典型的断奏音，在确认雌性眨眼后完成抱对（视频2；图2A-B）。
图2 雌性凹耳蛙在抱对前向雄性眨眼且雄性对雌性眨眼刺激表现出选择性偏好。
在室内控制实验中，研究团队首先进行了双选抱对实验，以测试眨眼行为在雌性凹耳蛙抱对前的普遍性以及对抱对结果的影响。结果显示，成功抱对组中73.3%的雌性表现出眨眼行为，而在失败组中只有33.3%，且同一只雌性在失败和成功抱对中表现出显著的眨眼行为差异（图2C-D）。随后，研究团队进行了视觉回放实验，以测试雄性凹耳蛙是否能够感知眨眼信号并影响其交配行为。结果显示，几乎所有做出选择的雄性均选择了播放眨眼行为的雌性视频，且以极高的精度跳向屏幕中的雌性并试图抱对（图2E-F）。
眨眼作为一种面向特定对象的近距离通讯信号，非常适合动物间的私密通信。多模态信号可以增强动物在复杂环境中传递信息的能力，声觉和视觉的混合信号可能有助于凹耳蛙在嘈杂溪流环境中的两性交流，高强度的雄雄竞争和栖息地环境的压力（例如噪音干扰）可能共同驱动了凹耳蛙这种有趣行为的进化。本研究首次证实蛙类中存在眨眼视觉信号，表明这种信号机制并非如前期人们所认识的仅局限于少数灵长类，而是可能存在于其它脊椎动物中，对于认识动物视觉信号的起源与进化具有重要启示意义。
本研究得到了国家自然科学基金的项目支持。研究团队特别感谢已故科学家Albert S. Feng教授的指导和帮助。
*现中文学名为凹耳臭蛙，为纪念发现者文中使用旧名。
相关论文信息
论文原文刊载于Cell Press细胞出版社旗下期刊Current Biology
▌论文标题：
Female frogs communicate with males through blinking
▌论文网址：
https://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822(24)00023-X
▌DOI：
https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.01.023
本文原文来自澎湃号