图片中是一只在花朵上的弓拱猎蛛(Evarcha arcuata)。这些蛛形纲动物似乎能作场带有视觉影像的梦境──甚至有可能是噩梦。 PHOTOGRAPH BY STEPHEN DALTON, MINDEN PICTURES
跳蛛在休息时会经历类似快速动眼期的阶段,并出现八腿蜷缩与抽动的动作。 Photograph courtesy of Daniela C. Rößler
据美国国家地理(撰文:ELIZABETH ANNE BROWN编译:曾柏谚):蜘蛛会做梦吗?新研究认为确实如此。科学家首度在蛛形纲动物身上注意到,跳蛛在休息时出现作「视觉梦」的迹象──「快速动眼」与「抽搐」。
对康斯坦茨大学的生态学家丹妮拉.罗斯勒(Daniela Rößler)来说,「野外调查」通常代表着一场飞往巴西亚马逊的旅程。但在2020年新冠病毒疫情的封城期间,她最好的选择就是在德国特里尔(Trier)居家附近的一片低矮草地。
罗斯勒很快就迷上了这片草地上的小跳蛛们。当夜幕降临后,好些只有小指指甲大小的跳蛛会退居到用丝做成的小囊袋(称为「庇护所」,retreat)中;其余蜘蛛则静静的倒挂在一条丝上,八条腿整齐的蜷缩着,不时抽动几下。
罗斯勒说道:「它们抽动的模样让我想到我家正作梦的猫跟狗。」
不久之后,罗斯勒就在自己的实验室中为小蜘蛛们搭建了一个「幼儿园」,好观察它们在夜间悬吊的情形。罗斯勒于8月8日发表在《美国国家科学院学报》(Proceedings of the National Academy of Science)上的研究指出,跳蛛会经历一种类似睡眠的状态,并出现与人类作梦时的快速动眼运动(rapid eye movements,REM)十分相似的动作。
伴随着肌肉放松与大脑电波活动等迹象,人们认为睡眠中的快速动眼期对于巩固记忆、发展重要生存技能而言十分重要。在此之前,快速动眼期只在「有骨头」的动物(例如爬行类、鸟类、鱼类,以及大部分的哺乳类)身上发现;而证实跳蛛身上类似快速动眼期的睡眠行为,有助于我们厘清「快速动眼」是何时,以及如何演化而来。
在辛辛纳提大学研究跳蛛的视觉与决策行为,但并未参与此次研究的副教授内特.莫尔豪斯(Nate Morehouse)说:「蜘蛛的智力与梦境可能在大多数面向上与我们所知的截然不同。我等不及想要看看这项新研究为我们理解跳蛛如何行事打开了什么新的大门。」
蜘蛛的眼睛
不像研究人类或是其他大型动物,你没办法扫描蜘蛛的大脑,也没办法询问蜘蛛「你怎么睡的?」,但你可以直接看到蜘蛛宝宝的脑袋。在跳蛛(也叫蝇虎)刚出生的前十天,头上的外骨骼还没形成色素,而这里的空间几乎完全用在眼球上。
「跳蛛基本上就是『会走路的视网膜』。」莫尔豪斯说。
莫尔豪斯解释,跳蛛身上六颗比较小的眼睛提供360度的单色视觉,并且对物体的动静非常敏感:而主要的眼睛──又大、又圆、又可爱的双眼,则提供与家猫视力近似的高解析度视觉。虽然跳蛛的眼球是固定的,无法像人类一样在眼窝中转动,但它们能透过移动在主眼后方的回力镖形视网膜来改变视野。
在实验室中,罗斯勒试着用放大镜和夜视相机来记录打瞌睡的小蜘蛛,借此了解它们的睡眠习惯。罗斯勒特别着重在观察跳蛛身上眼睛与肢体的动作,这些动作隐含了它们休息时发生了什么事的线索。
罗斯勒很快就发现跳蛛会经历视网膜快速运动的时期。在晚上,跳蛛视网膜快速运动的持续时间与频率都会增加,大约每20分钟会发生一次,每次持续约77秒。而在视网膜快速运动的期间,罗斯勒还观察到跳蛛会出现不协调的肢体运动——摆动腹部,以及收放附肢。
罗斯勒说道,这些小蜘蛛用来吐丝的器官──丝囊(spinneret)还会很规律的「暴走」。就像小狗在睡着后脚会有节奏的抽动一样,这些跳蛛似乎在「练习」他们清醒时的行为之一。
罗斯勒解释说:「虽然跳蛛不会结网,但它们会不断在经过的地方设置小『丝锚』(silk anchors);走动时也一定会留下丝线,好确保自己在跳跃时有条如弹力绳般的备用安全绳。」
莫尔豪斯说,关于睡眠快速动眼期的一项主流理论是,这能让动物磨练必备的生存技能。
「在跳蛛身上偶尔会出现一些情况,让我只能用『它们在作噩梦』来解释。」罗斯勒说:「它们会在平静的悬吊、八腿整齐蜷缩的时候,突然同时伸直所有的腿,就好像在说『啊!』一样。」
还有一些协调的动作发生在跳蛛停止伸展动作,并调整悬挂自己的丝线,或是清洁自己的时候。从这段时间缺乏视网膜快速运动来看,此时跳蛛似乎只是暂时醒来,调整一下让自己更舒适后再回去睡。
睡了吗?也许还做了梦?
罗斯勒强调,在跳蛛身上的非活动阶段还没有证实就是睡眠。还有几件事需要厘清,包含证明此时跳蛛可以唤醒的程度较低,或是对于刺激的反应较慢,以及如果被剥夺睡眠的话会需要「反弹睡眠」(rebound sleep)。
罗斯勒表示:「〔从外部观察来看〕,跳蛛们似乎真的能够区分什么是『真正的干扰』和哪些不是。」
罗勒斯举例,如果震动从植物或是丝线传来,它们会立即有反应;但如果是风吹,它们就只会随风摇摆,根本懒得理。
科学家相信所有的动物都会睡觉,只是形式可能五花八门,好比有些鸟类与海洋哺乳类每次只让半颗大脑进入睡眠,而冬眠的动物则能够一次睡上几周或几个月。虽然定义「作梦」这事更加艰难,但类似快速动眼期的休息阶段确实代表着动物正在做「视觉梦」。
把握学习机会
其他研究跳蛛的科学家们都对罗斯勒的研究成果感到兴奋不已。
麻萨诸塞大学阿默斯特分校研究跳蛛视觉的博士候选人艾力克斯.温莎(Alex Winsor)说:「这点子实在是聪明,用相对简单的方法就能得到这么深刻的成果。」温莎与他研究钻研跳蛛数十年的导师贝斯.雅各布(Beth Jakob)表示,他们热切希望能接洽上罗斯勒并展开后续相关研究。
雅各布说:「我们对于跳蛛在这种类似睡眠的状态下,是否还会对视觉刺激有反应感兴趣——毕竟它们没有眼睑。」温莎已经在着手研发一套用来监测跳蛛大脑活动的系统,好提出更多证据来佐证「跳蛛在做梦」这事。
温莎说:「我用一条钨丝电极,一根非常细的电线,放在头部外侧来监测电讯号。」该研究团队还计划将这套系统,与之前用来监测蜘蛛观看微型电视时视网膜运动状况的装置结合起来。
本次研究选用的主角弓拱猎蛛(Evarcha arcuata)这类跳蛛,在整块欧亚大陆上随处可见。这些视力好到不行的跳蛛可说是蛛形纲里面的怪胎。虽然跳蛛在晚上也会因为光线太暗导致能见度不足以猎捕动物而上床睡觉(还是丝织品呢),但其他科别的蜘蛛更像是只「瞌睡虫」,不论是白天或晚上都会有一小段、一小段不活动的时间,
非跳蛛类的蜘蛛视力一般比较差,主要仰赖蜘蛛网传来的震动来感知周遭世界。因此,想要研究这些蜘蛛的睡眠型态可能是什么样子,也就需要更多的研究。
罗斯勒说:「也许它们在作梦时会震动呢。」
蛛形纲大使
全世界有将近6000种跳蛛分布南极洲以外的每一个大陆上,几乎可以保证在你家后院或是街区就有一只跳蛛。
罗斯勒表示,对于害怕蜘蛛的人来说,跳蛛简直就是最佳的亲善大使。它们既有卡通人物般闪闪动人的超大眼睛,花纹的多样性又极其丰富,更别提精心设计的求偶舞蹈了。在TikTok和Youtube上都有相当活跃的跳蛛爱好者社群,其中甚至有些成员还曾经有蜘蛛恐惧症呢。
跳蛛能做出战略决策、未雨绸缪、算数,甚至还可能会做梦。莫尔豪斯说,透过认识跳蛛的认知能力,人们往往感到既意外又宽慰,这也让人们对跳蛛不再陌生,并对它们抱以尊重或同理。
罗斯勒说:「我的意思是,如果它们会作梦,你能怎么做?我们可不能拍扁一只正在做梦的蜘蛛!」