破解蛙声中的“爱情语言”

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蛙类有属于它们自己的爱情。有的蛙类为了爱情，创造了独特的传递“爱情语言”通讯系统，不但能够远距离隔空喊话，而且无论多么嘈杂的环境中，都能将“甜言蜜语”准确的传送给对方。也许这让人觉得很不可思议，但这一现象早已由中国科学院生物物理研究所的沈钧贤等人研究发现，并两次在世界权威科学杂志《自然》上发表。

破译蛙声中的“密码”

2006年，沈钧贤作为共同第一作者在Nature发表文章，报道了在湍流附近栖息的凹耳蛙有特殊声通讯能力的重要发现。这一原创性成果揭示了凹耳蛙是第一个有超声听力的两栖动物，在强环境噪声条件下用高频声信号通讯，可能是适应喧闹生境、发声及听觉系统"协同进化“的结果。

因为沈钧贤等人的重大发现具有在世界范围内开创性，2007年，他申请的“蛙高频声通讯的生物物理基础”项目获得了国家自然科学基金重点项目资助，这为未来4年继续在黄山和北京实验室进行这项研究提供了保障。此后，沈钧贤和夫人徐智敏每年出差黄山温泉地区，每天傍晚到凌晨，在桃花溪两岸观测凹耳蛙行为，开展生物声学等实验研究。

果然仅仅过了一年，他们的研究又取得进展。2008年他在Nature发表文章，报道了雌性凹耳蛙（Odorrana tormota ）即将排卵之前，发出短促而高频的超声信号，明显不同于雄蛙的广告声。通过回放雌蛙的超声求偶声，发现雄蛙不仅增加了叫声活动，并趋近声源。雄蛙一听到雌蛙叫声，经常调准朝向，以非凡的精确度长距离地跳向喇叭。从而揭示了凹耳蛙进化了一个令人惊讶地发育良好的高频声通讯系统，这是对急流噪声环境的一种适应。

发现带来的启示和应用

沈钧贤的研究指出，绝大多数无尾目两栖动物（蛙和蟾蜍）产生广告声，其频率组分介于100 Hz至5或6 kHz之间。凹耳蛙和涧蛙是例外，它们发出高频广告声，其主要频率组份远高于5～6 kHz。世界上只有两种蛙科动物的鼓室是凹陷的（即鼓膜不在体表），有哺乳动物那样的外耳道。一种是中国的凹耳蛙，分布于中国黄山、富春江一带，栖息在海拔约150～700 m的山溪附近。在繁殖季节，凹耳蛙白天隐匿于石头缝隙或土洞内，夜晚栖息在山溪两旁灌木细枝或岩石上，不时地发出“吱、吱”声。另一种是产于加里曼丹的涧蛙。凹耳蛙与涧蛙均为蛙科东南亚物种，在地理分布上互不重叠，遗传基因也无关。鼓膜凹陷的涧蛙与凹耳蛙相似，可以推测它们都能用高频声进行种内通讯。

沈钧贤发现中国凹耳蛙面对喧闹的背景噪声，采用提升叫声频率的策略进行种内通讯，要比纯粹提高声音强度更加符合生物“节省能量”的生存原则。雌蛙排卵前产生高频求偶声，诱发雄蛙以超精确度趋近雌蛙；雄蛙能自主开闭咽鼓管，以调谐高频听觉。凹耳蛙进化的这些特征是对嘈杂生境的适应，在其他两栖动物中尚未发现，这对动物声通讯进化研究很有价值。

此前人们不大知道“人为什么有外耳道”。 他们从凹耳蛙研究得到启示，认识到外耳道可以明显改进感知高频声音的灵敏度。另外，凹耳蛙高频声通讯提示我们，可以发明一种新技术帮助人们在充满背景噪声的环境中彼此倾听他们想听的声音，或设计新型超声通讯装置解决人的听力损失，改善耳聋患者的听力。目前，在已有研究成果的基础上，已研制出一种智能型方向助听器。应用普通助听器，使用者只能提高他周围的所有声音响度；如应用方向性助听装置，能指向性极强地集中并放大他所感兴趣的说话者的声强，过滤掉其余的声音，这或许对保密通讯有用。随着这一领域研究的深入，未来或将带给我们更多的认识和打开更广阔的应用前景。