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五萬隻鳥蛋告訴你甚麼?(上)

2017/6/27 — 14:28

1,400 種雀鳥的鳥蛋分佈/Stoddard et al. Science 356, 1249-54 and Museum of Vertebrate Zoology, Berkeley

1,400 種雀鳥的鳥蛋分佈/Stoddard et al. Science 356, 1249-54 and Museum of Vertebrate Zoology, Berkeley

或許你每天都會吃雞蛋做早餐,炒滑蛋、烚蛋、甚至雲中蛋,款式可以層出不窮。但當你享受一頓雞蛋早餐的時候,可曾想過為甚麼雞蛋會有這樣的形狀?

普林斯頓大學的 Stoddard 博士是一位年青的進化生物學家。她擅長研究雀鳥的進化,也喜歡硏究鳥蛋的結構和功能上的多樣性。

「為甚麼鳥蛋的形狀如此繁多?鳥蛋形狀的分佈是甚麼?」Stoddard 博士嘗試解答這些問題。

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她和她的團隊於是去到加州柏克萊大學的脊椎動物博物館,搜尋博物館多年來收藏接近 5 萬隻鳥蛋的圖像數據庫,並利用電腦軟件記錄及分析這 5 萬隻鳥蛋的各項特徵和所屬的 1,400 種鳥類品種。

他們嘗試找出鳥蛋形狀的兩個系數,一個是不對稱性 (asymmetry),較尖形狀的鳥蛋的不對稱性較高。另一個是橢圓率 (ellipticity) , 鳥蛋形狀與球體 (spheroid) 的分別越大,橢圓率便越高。結果發現 5 萬隻鳥蛋的形狀是有連續性的,並沒有一條清楚的界線。第二,某些鳥種的蛋形狀分佈可以很廣,而且不同種類雀鳥的鳥蛋形狀分佈也有很大的重疊。

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分析這樣的大數據後,他們便問,為甚麼鳥蛋有這樣的分佈? 這些形狀的分佈是否和雀鳥的某些特徴有關?

於是 Stoddard 博士尋找哈佛大學的 Mahadevan 教授幫助, Mahadevan 教授是一名應用數學家,擅長利用數學模型解決生物學上的問題。他的團隊利用數學模型,發現鳥蛋的形狀受到兩種壓力影響,一種是蛋內的物質從內向外所形成的壓力,另一種是鳥媽媽的輸卵管環境從外向內的壓力,而後者則從鳥蛋殼下薄膜的厚度反映出來(注意: 不是蛋殼的厚度)。

其實之前曾有很多理論嘗試解釋鳥蛋的形狀,例如在懸崖峭壁上築巢的雀鳥,牠們的蛋呈圓錐型 (conical), 是因為較尖的鳥蛋即使滾動,也能像陀螺一樣旋轉,因此較難滾落懸崖。 其他的理論,包括雀鳥本身的飲食、環境、鳥巢的地點和類型,在某程度上和鳥蛋的形狀都有關連。

但當 Stoddard 博士嘗試找出鳥蛋形狀和各項數據關係的時候,便發現以上理論都未能完全解釋整體數據。相反,他們發現鳥蛋形狀和另一個因素有很大的關連。

(待續)

原文刊於作者博客

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