公鸡为什么在清晨打鸣?

在很多文化中,公鸡打鸣都和清晨的到来联系在一起。这似乎暗示着公鸡能够知道时间。而《半夜鸡叫》中的“周扒皮”为了长工们能多干些活,半夜三更起来学鸡叫让长工劳动,又暗示着公鸡打鸣是可以通过外界刺激激发的。公鸡是否有内在的生物钟让其可以知道何时打鸣,或它不过是在对光或声音作出反应?

日本名古屋大学的两位研究者新村毅(Shimmura Tsuyoshi)和吉村崇(Yoshimura Takashi)通过实验证明,公鸡打鸣是由内在的生物钟控制的,但外在的光线和声音刺激也会诱发公鸡打鸣,但外在刺激对公鸡打鸣的影响也受公鸡内在生物钟的控制。研究论文与2013年3月18号发表在《现代生物学》杂志上。

吉村崇向果壳网表示,他们设计进行这个实验的原因是他们好奇公鸡打鸣这一先天发声(相对于人类语言的后天习得发声)背后的机理。他们惊讶的发现,在他们之前并没有实验来证实公鸡打鸣的生物钟的存在。

刚开始研究者们为了方便观察,让公鸡单独居住,不过独居的公鸡停止了打鸣,试了好几个品种都是如此。研究者读了很多历史文献,发现公鸡的打鸣是一种宣布自己领地的方式,于是研究者改为把40只30周龄纯种PNP公鸡每4个住在一间隔音隔光的房间里,但每只公鸡有自己独立的笼子,为了防止它们互相琢伤。公鸡们居住环境恒温20度,保证公鸡随时可取食和饮水。公鸡们先在12小时光照12小时黑暗中适应了一周,后让公鸡在把公鸡置于12小时光照12小时黑暗的房间中观察2周,发现公鸡会在光照出现前2小时打鸣。而把公鸡置于24小时黑暗中观察2周时,公鸡打鸣周期约为23.7小时,尽管打鸣时间不是很固定,随着处在黑暗中的时间增加,公鸡打鸣的规律性逐渐下降了。这些都是公鸡打鸣存在一个生物钟的有力证据。

研究者还发现,光照开始后,公鸡的打鸣次数和光刺激的强度正相关,和声音的刺激强度也正相关。提供给公鸡的声音刺激是他们熟悉的公鸡的打鸣声。光刺激和声音刺激的叠加效应也很清晰。有意思的是,在一天的不同时候给与公鸡光照和声音刺激,公鸡明显会在早上受到刺激时做出更多的打鸣行为。这也从另一个角度证明了公鸡打鸣存在一个生物钟。

研究者和果壳网也分享了公鸡的“时差现象”,吉村崇表示,当他们改变了光照和黑暗的周期时,公鸡表现出了如同人们跨大时区飞行后的时差现象。这是由于鸡的生物钟,就如同人的生物钟一样,受到夜晚(黑暗中)时分泌的褪黑素影响。同时,公鸡打鸣和鸡的雄激素也有关,阉鸡和母鸡不会打鸣正是由于它们没有雄激素,如果给母鸡注射雄激素,母鸡也会开始打鸣。

相关文献:Current Biology, Shimmura et al.: “Circadian clock determines the timing of rooster crowing.”

信息来源:EurekAlert!

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