这些半盎司重的鸟的大脑比豌豆稍大，它们将数万种食物(例如种子)藏在树皮、枯叶下和山上的松果内。当冬天到来时，他们可以回忆起藏品的确切位置，这一技能可以帮助他们在严寒和深雪中生存。

在《当代生物学》上发表的一项新研究中，科罗拉多大学博尔德分校和内华达大学里诺分校的研究人员发现了近一百个与鸟类空间记忆或回忆物体位置的能力相关的基因。该论文还表明，拥有可靠的长期记忆和能够抛弃旧记忆以快速形成新记忆之间可能存在潜在的权衡。

该论文的合著者、生态学和进化生物学系的研究员乔治·谢苗诺夫(GeorgySemenov)表示，这些发现可以帮助生物学家更好地了解包括人类在内的动物的空间记忆进化。“这项研究极大地增进了我们对鸟类空间记忆遗传学和更广泛的行为遗传学的理解，”他说。

“山雀是令人印象深刻的鸟类，”科罗拉多大学博尔德分校山地研究站主任、生态与进化生物学系副教授斯科特·泰勒说。“它们可以记住整个冬天储存食物的数以万计的位置，并在下一个冬天记住一组新的位置。它们的空间记忆比许多其他不需要这种策略来生存寒冷的鸟类更加发达。冬天。”

为了评估野生山雀的空间记忆，泰勒在内华达大学里诺分校的生物学家教授弗拉基米尔·普拉沃苏多夫(VladimirPravosudov)的合作者设计了一项巧妙的测试。他们在加利福尼亚州内华达山脉悬挂了多个喂食器阵列，每个喂食器阵列有八个装有种子的鸟类喂食器。

每个喂食器都有一个带有射频读取器的门，可以检测研究人员贴在山雀身上的标签。然后，研究小组将每个门编程为仅对某些鸟类开放，以便山雀必须记住向它们开放的喂食器的位置。

然后，普拉沃苏多夫和他的团队计算了每只山雀落在错误喂食器上的次数，然后才回忆起正确的喂食器。该理论认为，具有更好空间记忆的鸟类的错误率会更低。

科罗拉多大学博尔德分校的团队还利用血液样本对162只标记山雀的整个基因组进行了测序，创建了有史以来收集的最大数据集，用于评估山雀认知能力的遗传基础。通过将鸟类的基因组与其在饲养测试中的表现进行比较，研究小组确定了与山雀空间学习和记忆相关的97个基因。在这些基因上具有特定遗传变异的鸟类在降落在指定的饲养者上之前错误的尝试较少。

论文合著者、博士生萨拉·帕杜拉(SaraPadula)表示，其中很大一部分变异与海马体中神经元的形成有关，海马体是大脑中负责学习和记忆的部分。生态学和进化生物学系的学生。帕杜拉(Padula)与博士生阿贾伊·帕特尔(AjayPatel)一起对山雀的空间记忆进行了文献综述。泰勒实验室的学生。

“了解这种性状的遗传基础将使我们能够了解这种性状是如何进化的，”泰勒说。

泰勒指出，所有北美山雀的共同祖先都储存食物。但现在在这里发现的七种山雀中，有两种不是。

“它们生活在一个较为温和的环境中，通常全年都有食物。现在我们知道了空间记忆背后的基因区域，我们可以看看这些失去缓存的物种的变异是什么样的，”他说。

一个权衡

泰勒说，具有特殊空间记忆的山雀可以活到九岁，这对于小鸟来说是很长的时间。但研究表明，拥有良好的长期记忆可能是有代价的。

在执行了几天的初始任务后，普拉沃苏多夫的团队为这些鸟分配了新的喂食器。

令研究小组惊讶的是，在最初的测试中表现较好的山雀往往难以适应新的喂食器。他们似乎很难放弃最初的记忆并创造新的记忆。

“在更加多变的环境中，我们的合作者发现，具有良好长期记忆的山雀可能处于劣势。例如，如果发生意外的暴风雪，这些鸟可能会继续尝试访问埋在雪中的藏身处，而不是忘记它们并寻找其他缓存，”帕杜拉说。

气候变化

面对快速变化的气候，能够快速形成新记忆的鸟类可能会生存得更好。

泰勒说：“由于气候变化，我们可能预计这些数千年来塑造山雀特殊记忆的选择性压力将发生重大变化。”

今年冬天，泰勒和他的团队在博尔德以西的大学山地研究站建立了相同类型的馈线阵列。

在过去的一百万年里，落基山脉的山雀独立于内华达山脉的山雀进化。研究小组希望调查两组鸟类在不同地理区域是否以相同的方式进化出空间记忆。

该团队还有兴趣了解与落基山脉的山雀共存的黑顶山雀是否表现出不同的空间记忆能力。在即将到来的冬季，他们将继续在山区研究站进行喂食器实验，以收集更多数据。

“我们不必前往像南极洲这样的世界偏远地区来研究动物如何应对气候变化。我们可以用大多数北美人熟悉的鸟类来做到这一点。我认为这是山雀的特别之处，“泰勒说。