科学家“摆脱自然界的束缚”剖析动物的复杂选择

这是研究物种Neolamprologus multifasciatus，一种来自非洲坦any尼喀湖的壳类丽鱼科鱼。

选择房屋时重要的是什么？空间，安全性，光线-或两者兼而有之？像人类一样，动物在生活地点方面做出选择，这对他们的生计有重要影响。但是与人类不同，动物不容易揭示其选择的基础。

现在，位于康斯坦茨的马克斯·普朗克动物行为研究所和康斯坦茨大学的研究人员创造了一种范式，可以解开动物决策的各个环节。通过使用CT扫描，3D建模和3D打印，他们创建了以精确方式变化的人工庇护所，并使用这些结构来揭示动物的内在偏好。

这项研究结果在洪堡博士后研究员Aneesh Bose博士的论文《皇家学会B论文集》中进行了报道。康斯坦茨大学的约翰·温多佛（Johannes Windorfer）和亚历克斯·勃姆（Alex Boehm）的学士学位；马克斯·普朗克动物行为研究所和DFG卓越集团“康斯坦茨大学高级研究中心”的首席研究员亚历克斯·乔丹（Alex Jordan）博士。该研究还包括来自巴塞尔大学的合著者。

研究避难所的选择

乔丹实验室的博士后，这项研究的第一作者阿内什·玻色（Aneesh Bose）指出，动物做出的选择，尤其是在选择房屋时，可能会对动物的选择产生重大影响。“庇护所可以起到许多生态作用，可以养育婴儿，躲避捕食者并进行社交活动，” Bose说。“但是仅仅看动物做出的选择并不能给我们正确答案，因为它们受到了可供选择的限制。”

首先对蜗牛壳进行CT扫描，然后进行3D打印，以创建以高度精确的方式变化的人工庇护所。3D打印外壳（左）和真实外壳（右）。

在野外研究避难所选择的问题在于，自然界中的许多特征是相互联系的。较大的庇护所（例如，洞穴，洞穴，洞或贝壳）可能更适合饲养后代，而较大的庇护所入口则为更多食肉动物进入提供了途径。但是，较大的庇护所通常具有较大的入口，许多动物无法从物理上改变其遇到的结构并在野外进行选择。因此，要确定动物偏爱庇护所结构的功能背后的功能，就必须规避自然环境中通常与性状相关的限制。

贝壳的3D模型

研究人员设计了一个实验框架，可以对重要性的可能特征进行系统的评估。他们从非洲坦any尼喀湖中选择了一种有壳居住的丽鱼科鱼类（Neolamprologus multifasciatus），对这些蜗牛用作庇护所的蜗牛壳进行了高分辨率CT扫描。通过扫描，创建了结构的3D模型，其中，壳的某些特征彼此独立地进行了操作。对模型进行3D打印以创建精确的贝壳复制品，然后将其提供给选择实验中的鱼类。

对真实的壳体进行CT扫描，以创建自然界中真实结构的高精度模型。

鱼对偏大的贝壳表现出偏爱，这种贝壳的尺寸在自然界中是不存在或很少存在的。鱼喜欢完全完好无损，扩大，加长或加宽孔的贝壳。值得注意的是，鱼类能够区分所提供的贝壳中的手性，即卷曲的方向，始终偏爱与自然栖息地中的贝壳具有相同手性的贝壳。重要的发现是，对于鱼类，并非每个家庭的结构特征都是平等的。实际上，他们更喜欢完整的外壳而不是外壳的长度，而外壳的长度本身比入口的尺寸更重。这些是鱼的决策过程的各个方面，如果没有这种受控的操纵性实验就无法确定。

了解动物行为

“我们的研究的创新在于，我们能够3D打印具有精确控制尺寸的生物结构，而不是使用真实壳的样本，因为壳的操作方式受到限制，”学士兼合作社的Windorfer说道。研究的主要作者。“这样一来，我们就摆脱了自然界的束缚。”

这项研究的资深作者约旦说：“我们的最终目标是了解动物为什么选择他们所做的事情，因此首先我们要确定我们知道他们所选择的东西。例如，我根据口味选择啤酒，但我并不真的在乎它的瓶装。但是看着我的人可能会注意到，我所有喜欢的啤酒都装在绿色瓶中，因此得出结论，我更喜欢绿色瓶。”

“如果我们要避免在动物行为上犯同样的错误，我们需要以不同的方式指出。我们的研究显示了如何通过实验分离关联的性状，并为我们提供了一个非常强大的实验框架，以探索动物决策的最终基础。”

###

参考：Aneesh PH Bose，Johannes Windorfer，AlexBöhm，Fabrizia Ronco，Adrian Indermaur，Walter Salzburger和Alex Jordan的“对庇护所资源的结构性操纵揭示了在壳类丽鱼科鱼类中的潜在偏好功能”，《皇家学报》，2020年B.DOI协会：
10.1098 / rspb.2020.0127

康斯坦茨大学和康斯坦茨马克斯·普朗克动物行为研究所的生物学家开发了使用CT扫描，3D模型和3D打印的范例，以研究动物如何在复杂的替代方案之间进行选择。

在非洲的坦any尼喀湖上，给有壳的丽鱼科鱼（Neolamprologus multifasciatus）提供了人造壳，供实验选择。

作者包括洪堡博士后研究员Aneesh Bose博士；康斯坦茨大学的约翰·温多佛（Johannes Windorfer）和亚历克斯·勃姆（Alex Boehm）的学士学位；马克斯·普朗克动物行为研究所和DFG卓越集团“康斯坦茨大学高级研究中心”的首席研究员Alex Jordan博士。该研究还包括来自巴塞尔大学的合著者。

Alex Jordan和Aneesh Bose属于康斯坦茨大学卓越集群“集体行为高级研究中心”的一部分，该集群自2019年以来由德国联邦和州政府的卓越战略资助。

这项研究得到了亚历山大·冯·洪堡基金会，德国卓越战略EXC 2117下的德国研究基金会（DFG，Deutsche Forschungsgemeinschaft）和瑞士国家科学基金会的支持。