生物擁有多種多樣的信息交流途徑,，最古老也最廣泛的就是化學(xué)交流,。從動物、植物到細(xì)菌和真菌,，它們發(fā)出或接收化學(xué)信號作為彼此之間傳遞信息的方式,。生物如何在進(jìn)化中形成了這種利用化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行交流的能力，仍然是個謎,。據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)報道,，最近一個美德合作研究小組認(rèn)為，生物的化學(xué)信號起源于非有意的化學(xué)信息,，為化學(xué)交流的進(jìn)化提供了多個起點,。研究發(fā)表在英國《皇家學(xué)會學(xué)報B》（Proceedings of the Royal Society B）上。
研究人員解釋說,，哺乳動物的排泄物,、昆蟲的外表皮、蜘蛛絲,、植物花蜜等都含有化學(xué)物質(zhì),，其他生物通過探測其中的氣味來獲得信息。比如,，紅色收獲蟻體表有不同的化學(xué)氣味,，能告訴同伴它們是覓食者還是巢穴維修工；狼的糞便中也含有性激素，以表示它們在狼群中的相對地位,。
研究人員認(rèn)為,，生物最初產(chǎn)生這些化學(xué)物質(zhì)并非出于交流目的，而是無意的行為,，而化學(xué)物質(zhì)被其他生物探測到后,，通過多種不同的途徑演變成了信號。如果接收化學(xué)物質(zhì)的生物產(chǎn)生某種化學(xué)反應(yīng),，而這種反應(yīng)對發(fā)出這種化學(xué)物質(zhì)的生物有利,，那么這種化學(xué)物質(zhì)就具備了交流的功能，并在進(jìn)化中得到加強,。這種強化可以表現(xiàn)為發(fā)出更多數(shù)量的化學(xué)物質(zhì),、增加化學(xué)物質(zhì)中的有效成分，或?qū)⑿畔⒆兊酶黠@,。
“以前關(guān)于化學(xué)信號的研究大多集中于性信息素及其多樣性,。由于物種形成的多樣化，性信息素也種類繁多,。但化學(xué)信號普遍存在且數(shù)量巨大,，或許還有其他或更多的原因。我們認(rèn)為信號起源于信息,。”美國伊利諾斯州立大學(xué)的桑德拉·斯泰戈爾說，“這種觀點并不奇怪,，只是未被人們正確認(rèn)識,。我們的研究顯示，很多生物都會釋放廢棄物和非交流目的的化學(xué)物質(zhì),。這些化學(xué)物質(zhì)無意中攜帶了信息,，由此為化學(xué)交流的進(jìn)化提供了多個起點。如何增強交流功能有多種選擇途徑,，這就可能形成多種截然不同的進(jìn)化軌道,。”
生物擁有大量氣味受體，如嚙齒類動物能察覺到幾千甚至上萬種氣味分子,。研究人員由此推測,，化學(xué)信號在進(jìn)化中可能經(jīng)過了精心剪輯，不僅能配合那些接收者的敏感性,，還能躲避捕食者,。
斯泰戈爾說，化學(xué)信號起源于信息的觀點,，尚未得到深入研究,。還需要更多種系遺傳研究方面的證據(jù)支持。種系遺傳研究可以揭示出進(jìn)化的頻率，即生物需要多久才發(fā)展出不同技術(shù)來提高化學(xué)溝通的效率（比如用了多久加入了有效成分,，用了多久只增加了化學(xué)物質(zhì)數(shù)量等）,。化學(xué)物質(zhì)既有溝通交流的作用,，也有非交流的功能（如昆蟲外表皮的化學(xué)物質(zhì)不僅能幫它們保持干燥,、抵御細(xì)菌，還常常作為性信息素）,，這些化學(xué)物質(zhì)的多種功能會互相沖突,，還是和諧一致？除此之外,，在進(jìn)化中對化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生作用的選擇因素很多,，研究還需要對這些因素進(jìn)行評價。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦英文摘要：
Proc. R. Soc. B doi: 10.1098/rspb.2010.2285
The origin and dynamic evolution of chemical information transfer
Sandra Steiger1,*, Thomas Schmitt2 and H. Martin Schaefer2
Although chemical communication is the most widespread form of communication, its evolution and diversity are not well understood. By integrating studies of a wide range of terrestrial plants and animals, we show that many chemicals are emitted, which can unintentionally provide information (cues) and, therefore, act as direct precursors for the evolution of intentional communication (signals). Depending on the content, design and the original function of the cue, there are predictable ways that selection can enhance the communicative function of chemicals. We review recent progress on how efficacy-based selection by receivers leads to distinct evolutionary trajectories of chemical communication. Because the original function of a cue may channel but also constrain the evolution of functional communication, we show that a broad perspective on multiple selective pressures acting upon chemicals provides important insights into the origin and dynamic evolution of chemical information transfer. Finally, we argue that integrating chemical ecology into communication theory may significantly enhance our understanding of the evolution, the design and the content of signals in general.
