Роботы-лягушки помогли превратить скучный брачный зов в серенаду

Биологи из Техасского университета в Остине и Солсберийского университета с помощью роботизированной лягушки обнаружили, что два неправильных брачных зова могут создать один правильный для самок тунгарских лягушек.

Этот «довольно странный» результат может свидетельствовать не о дефекте мозга лягушек, а о том, насколько хорошо они эволюционировали для извлечения смысла из шума, подобно людям. Исследование, опубликованное в прошлом месяце в Science, также может пролить свет на то, как сложные признаки эволюционируют, связывая между собой гораздо более простые.

При выборе потенциального партнера самки тунгарских лягушек прислушиваются к звукам самцов, основанным на паттерне «визгов» и «чавканий». Если самец виден, то зрелище раздувающегося голосового мешка усиливает привлекательность зова. Это делает визг более привлекательным (хотя и менее, чем визг-чавк) и еще больше увеличивает привлекательность визга-чавка.

В инновационном эксперименте биологи Майкл Райан и Райан Тейлор манипулировали этими визуальными и слуховыми сигналами. Они взяли запись простого визга и добавили робота-лягушку, который раздувал голосовой мешок с опозданием. Параллельно они провели эксперимент с чавком, который запаздывал относительно визга.

Само по себе ни запоздалое раздувание мешка, ни запаздывающий чавк не увеличивали сексуальную привлекательность визга. В обоих случаях это было так, будто лягушка просто завизжала.

Однако когда поздние сигналы были объединены, произошло нечто необычное. Голосовой мешок «перцептивно спасал» чавк и связывал его с первой частью зова «визг-чавк». Получившийся сигнал был так же привлекателен для самок, как и своевременный «визг-чавк».

«Этого никогда не случилось бы в природе, но это свидетельство того, сколько в эволюции есть "костылей", что самку можно так обмануть», — сказал Райан.

Райан сравнил это явление с так называемой «иллюзией непрерывности» у людей. Если между двумя звуковыми сигналами воспроизвести достаточно громкий белый шум, люди начнут воспринимать сигналы как непрерывный тон. Лягушки сталкиваются с миром звуков, похожим на шумную среду для людей («проблема коктейльной вечеринки»). В брачных хорах много шума и перекрестных помех, и самкам нужно извлекать из этого осмысленную информацию. Нейронные механизмы, позволяющие им правильно анализировать стимулы в природе, могут быть использованы в этом искусственном сценарии.

«Голосовой мешок, визуальный сигнал, работает как белый шум, обеспечивая перцептивную непрерывность между этими двумя звуками, связывая разнесенные во времени визг и чавк», — пояснил Райан.

Хотя такая активная поисковая система лягушек делает их уязвимыми для обмана исследователями, она также может обеспечивать большую гибкость в сложных ситуациях. Это может иметь и долгосрочное эволюционное преимущество.

«Это пример того, как сложные признаки могут возникать из более простых. В этом случае нет очевидного преимущества в таком связывании двух поведенческих актов, но подумайте, как можно изменить точку крепления мышцы к кости и сильно повлиять на скорость. Вы не получили эволюцию этих костей и мышц одновременно, но просто изменив или добавив мышцу, вы меняете функциональную связь. Вы получаете что-то действительно сложное, но эволюционировавшее очень простым путем. Думаю, здесь мы видим пример того, как это может происходить».