Các nhà khoa học mổ xẻ những lựa chọn phức tạp của động vật

Điều gì là quan trọng khi bạn chọn một ngôi nhà? Không gian, an ninh, ánh sáng – hay sự kết hợp của những thứ này? Giống như con người, động vật đưa ra lựa chọn về nơi sống có ý nghĩa quan trọng đối với sinh kế của chúng. Nhưng không giống như con người, động vật không dễ dàng tiết lộ cơ sở của sự lựa chọn của chúng.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu từ Viện hành vi động vật Max Planck ở Konstanz và Đại học Konstanz đã tạo ra một mô hình có thể giải quyết các vấn đề ra quyết định của động vật. Bằng cách sử dụng quét CT, mô hình 3D và in 3D, họ đã tạo ra những nơi trú ẩn nhân tạo khác nhau theo những cách chính xác và sử dụng các cấu trúc này để tiết lộ sở thích cơ bản của động vật.

Những phát hiện được báo cáo trong Kỷ yếu của Hiệp hội Hoàng gia B (Proceedings of the Royal Society B) trong một bài báo của đồng nghiệp sau tiến sĩ Humboldt, Tiến sĩ Aneesh Bose; sinh viên cử nhân của Đại học Konstanz, Johannes Windorfer và Alex Boehm; và Tiến sĩ Alex Jordan, Điều tra viên chính của Viện Hành vi Động vật Max Planck và Trung tâm Xuất sắc DFG “Trung tâm Nghiên cứu Nâng cao Hành vi Tập thể” tại Đại học Konstanz. Nghiên cứu cũng bao gồm các đồng tác giả từ Đại học Basel.

Nghiên cứu lựa chọn nơi trú ẩn

Aneesh Bose, một postdoc trong phòng thí nghiệm của Jordan và là đồng tác giả đầu tiên của nghiên cứu chỉ ra rằng những lựa chọn mà một con vật đưa ra, đặc biệt là khi chọn nhà, có thể có ý nghĩa lớn đối với việc chọn con vật. “Một nơi trú ẩn có thể phục vụ nhiều vai trò sinh thái, một nơi để nuôi nấng em bé, trốn tránh những kẻ săn mồi, thực hiện hành vi xã hội. Nhưng chỉ nhìn vào những lựa chọn mà động vật đưa ra không cho chúng ta câu trả lời chính xác về những gì chúng muốn bởi vì chúng bị hạn chế bởi những gì có sẵn cho chúng.”

Vấn đề với việc nghiên cứu lựa chọn nơi trú ẩn trong tự nhiên là nhiều đặc điểm trong tự nhiên được liên kết. Một nơi trú ẩn lớn hơn (ví dụ như một cái hang, lỗ hoặc khung), có thể tốt hơn để nuôi vào mùa xuân, trong khi lối vào nơi trú ẩn lớn hơn mở đường cho nhiều kẻ săn mồi đi vào. Tuy nhiên, những nơi trú ẩn lớn hơn thường có lối vào lớn hơn và nhiều động vật không thể thay đổi vật lý các cấu trúc mà chúng gặp phải và chọn trong tự nhiên. Do đó, việc xác định chính xác chức năng đằng sau sở thích của động vật đối với các cấu trúc trú ẩn đòi hỏi phải phá vỡ các ràng buộc của thế giới tự nhiên nơi các đặc điểm thường có mối tương quan.

Mô hình 3D của khung

Các nhà nghiên cứu đã nghĩ ra một khung thí nghiệm cho phép đánh giá có phương pháp về các đặc điểm quan trọng có thể có. Chọn một loài cá cichlid có vỏ (Neolamprologus multifasciatus) từ Hồ Tanganyika, Châu Phi, họ đã sử dụng chức năng quét CT độ phân giải cao trên một loạt vỏ ốc mà cá sử dụng làm nơi trú ẩn. Từ các bản quét, các mô hình 3D của các cấu trúc đã được tạo ra trong đó các tính năng nhất định của các vỏ được thao tác độc lập với nhau. Các mô hình được in 3D để tạo bản sao vỏ chính xác và sau đó được cung cấp cho cá trong các thí nghiệm lựa chọn.

Cá cho thấy sở thích về vỏ sò phóng đại có kích thước không tồn tại hoặc hiếm khi tồn tại trong tự nhiên. Cá ưa thích vỏ còn nguyên vẹn và được mở rộng, kéo dài hoặc có khẩu độ mở rộng. Đáng chú ý, cá có thể phân biệt chirality – hướng cuộn – trong vỏ được cung cấp, luôn ưu tiên những vỏ có cùng độ chói như những loài tồn tại trong môi trường sống tự nhiên của chúng. Phát hiện quan trọng là, đối với cá, không phải mọi đặc điểm cấu trúc nhà đều như nhau. Trên thực tế, chúng ưa thích sự nguyên vẹn của vỏ hơn chiều dài vỏ, bản thân nó được ưa thích hơn so với kích thước lối vào. Đây là những khía cạnh của quá trình ra quyết định của cá mà không thể xác định được nếu không có một thí nghiệm thao túng, có kiểm soát như vậy.

Hiểu hành vi của động vật

Windorfer, một sinh viên cử nhân và đồng tác giả nghiên cứu chia sẻ: “Sự đổi mới trong nghiên cứu của chúng tôi là chúng tôi đã có thể in 3D cấu trúc sinh học với kích thước được kiểm soát chính xác, thay vì sử dụng các mẫu vỏ thật, bị hạn chế trong cách chúng có thể được chế tác. Và theo cách đó chúng ta thoát khỏi giới hạn của thế giới tự nhiên.”

Jordan, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Mục tiêu cuối cùng của chúng tôi là hiểu lý do tại sao động vật chọn những việc chúng làm, vì vậy trước tiên chúng tôi chắc chắn chúng tôi biết chúng chọn gì. Ví dụ, tôi chọn bia của mình dựa trên hương vị nhưng không có nghĩa rằng tôi không quan tâm đến cái chai. Nếu ai đó đang quan sát tôi có thể nhận thấy rằng tất cả các loại bia yêu thích của tôi đều được đựng trong chai màu xanh lá cây, và kết luận rằng tôi thích chai màu xanh lá cây hơn. “

Nếu chúng ta tránh mắc lỗi tương tự trong hành vi động vật, chúng ta cần tìm ra một cách khác. Nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy cách chúng ta có thể phân tách thực nghiệm các đặc điểm liên kết và cho chúng ta một khuôn khổ thử nghiệm rất mạnh mẽ để khám phá cơ sở cuối cùng của quyết định động vật- chế tạo.

Thông tin lai lịch

• Các nhà sinh học từ Đại học Konstanz và Viện Hành vi Động vật Max Planck ở Konstanz phát triển một mô hình sử dụng quét CT, mô hình 3D và in 3D để kiểm tra cách động vật lựa chọn giữa các phương án phức tạp.
• Một loài cá cichlid sống có vỏ (Neolamprologus multifasciatus) từ Hồ Tanganyika, Châu Phi, đã được cho vỏ nhân tạo để lựa chọn trong các thí nghiệm.

Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Konstanz . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.

Tạp chí tham khảo :

1. Aneesh PH Bose, Johannes Windorfer, Alex Böhm, Fabrizia Ronco, Adrian Indermaur, Walter Salzburger, Alex Jordan. Các thao tác cấu trúc của tài nguyên trú ẩn cho thấy các chức năng ưu tiên tiềm ẩn trong một loài cá cichlid có vỏ . Kỷ yếu của Hội Hoàng gia B: Khoa học sinh học , 2020; 287 (1927): 20200127 DOI: 10.1098 / rspb.2020.0127