蛋壳里的奇妙世界

鸟类的蛋美丽而神奇，它们的形态和功能是自然选择最有力的证据。如果你看到画眉鸟天蓝色的蛋，上面还点缀着一些稀疏的斑点，一定会感到惊奇。
不过，只对美丽的蛋壳有兴趣还是太肤浅了。蛋在母体内如何形成，它又怎样作为一个外部生命支持系统完成一个新生命的孕育过程，这种奇妙的事情到底是如何完成的呢？

鸟蛋不简单

对于生活在不列颠群岛和其他温带地区的鸟类来说，随着春季日照时长的逐渐增加，它们体内会释放一连串的荷尔蒙，唤醒林间繁衍的生机。
雌性哺乳动物往往具有一套完整的双卵巢和双输卵管生殖系统，而大多数雌性鸟类只有一个卵巢和一条输卵管，这是为了减少重量、方便飞行。寒冷的冬天，鸟类的卵巢和输卵管会收缩到很小，人类肉眼几乎看不见，而随着春天的到来，这些器官的大小会增加100多倍。带着黄色蛋黄的卵子在卵巢中形成，又通过输卵管排出体外，也就是我们俗称的下蛋。
雌鸟的产出物叫做“蛋”，而卵子是“蛋”里面的雌鸟生殖细胞。人的卵子非常小，只有报纸上一个英文句点的大小，主要包含女性的遗传物质，除此之外就没什么别的了。鸟的卵子虽然也只是一个细胞，但是与人类的卵细胞相比却要大得多，因为其中除了遗传物质还含有大量供应新生命的食物配给——蛋黄，这对体外独立成长发育的胚胎来说至关重要。
蛋黄作为重要的食物配给，会被一层由输卵管分泌的果冻状的卵白包裹起来。然后，水被泵入卵白之中，在卵白的最外面，会出现一层壳膜（剥开煮鸡蛋，蛋壳与光滑的蛋白之间有层薄薄的软膜，就是壳膜，它比纸还要薄得多）。这层膜为蛋壳的形成打下了基础，并且决定了蛋的形状。
许多鸟蛋“传统”的形状都跟鸡蛋相似，一端圆而扁，一端尖而长。当然，也有其他的形态，一些鸟蛋更长，两头都圆圆的，比方说鸊鷉的蛋；而猫头鹰、蕉鹃和大鸨的蛋则近乎球状；涉禽的蛋多为两头尖尖，这样蛋会在鸟巢的中央聚集到一起，尖头聚向中间，彼此之间更加紧密，这样彼此间可以更好地保存和传递热量，孵化的效率也就更高。

蛋壳形成的故事

当蛋进入输卵管后，那里的细胞开始在壳膜之外释放钙的浓溶液，这些浓溶液覆盖在壳膜上形成酥皮似的微型薄块。覆盖完成后，另一组细胞会释放一种不同的形态钙质在刚才形成的酥皮之上，开始形成蛋壳的主体。这一过程需要大量的碳酸钙。
可是这些钙质从哪里来呢？对于肉食性的鸟类来说，它们会摄取大量骨头，它们正常的饮食已经能够提供足够的钙质用于形成蛋壳。对于其他一些鸟类来说，雌鸟必须额外摄取钙质，在雌鸟即将产蛋的前一天晚上，它们会四处寻找富含钙质的食物。比如山雀会啄食蜗牛壳，而燕子则会找寻一些砂石，一些交喙鸟甚至会去吃食肉动物和猛禽粪便中的骨头残渣。
但是，这一过程并非总能一帆风顺。例如20世纪70年代的荷兰，酸雨使得蜗牛大量死亡，导致大山雀无法获得足够的钙质来形成正常的蛋壳。最终，许多山雀蛋要么蛋壳极薄，要么产出的蛋根本就没有壳。当地能够生产健康鸟蛋（有正常、完整的蛋壳）的大山雀都位于人类野餐场所附近，因为那里的雌鸟可以从人类丢弃的食物残渣中摄取含钙的物质。
如果雌鸟摄取了适量的钙质，大约需要21个小时才能生产出一个完整的蛋壳。在最后的几小时中，色彩和斑纹会沉积在蛋壳上，蛋壳壁上腺体的特殊细胞制造出这些颜色，把它们挤压到外壳表面。实际上只有两种成色物质：一种是红棕色的原卟啉，一种是绿色的胆绿素，这两者都是血液分解的产物。
改变这两种“色素”的浓度和比例，就能够创造出一个给鸟蛋着色的“调色板”。虽然只有两种成色物质的参与，但却赋予了鸟蛋美妙的颜色和质感。

应对危机四伏的世界

所有爬行动物的蛋都是白色的，为什么鸟蛋的斑纹和颜色差异明显，各不相同呢？因为爬行动物是冷血动物，自己没办法孵蛋，它们的蛋只能被埋藏起来，由环境中的热量来孵化。而鸟类是在鸟巢中孵化鸟蛋，不是隐藏起来的，所以对外界来说，它们的蛋很容易被找到，这样自然选择压力就会对蛋的外观产生影响。
这些压力中最大的压力来自于捕食者的威胁。蛋中富含营养物质，常常被捕食者贪婪地取食。这个时候，蛋壳上色彩和斑纹的伪装就成为一种有利的自保方式，对于那些在地面筑巢的涉禽、燕鸥和海鸥来说，鸟蛋的这身“迷彩服”是子嗣存活的一项关键装备。
可是，同为鸟类，却总有些好逸恶劳的投机者，比如杜鹃，它们也带来了一种危机。杜鹃鸟会把其他鸟类鸟巢中的蛋毁坏掉，然后把自己的蛋混于其中，让其他鸟类给自己养孩子。所以，鸟类需要用独特的颜色来辨识自己孩子，不然只能被杜鹃这类鸟所利用，使自己种群的生存受到严重影响。
当然，也有一些像猫头鹰这样在洞穴中筑巢的鸟儿，产下的蛋是白色的，这可能也有进化的原因。比如，洞穴中比较黑，光线不足，白色的蛋能够反射足够的光线，如果蛋被踩到时，就能够被鸟儿们及时发现，避免遭受进一步伤害。

多精受孕的鸟蛋

当蛋的颜色已经形成，蛋壳的最外层会形成一层非常薄的角质层。这就像一辆新的小汽车在出厂之前会抛光打蜡一样。许多小型鸟类会在黎明时分产蛋，对那些一窝可以产数枚蛋的鸟来说，一枚蛋刚产下不久，另一颗卵子就从输卵管中释放出来，重新开始另一轮生命的制造过程。
当鸟类排卵时，正好遇到精子受精，成为受精卵；如果没有遇到精子，就成为未受精卵。但二者都可以成为蛋，并被生下来。在孵化时，只有受精的卵才会发育成幼体，没有受精的卵则不能。有意思的是，对哺乳动物们来说，只有一个精子可以进入卵子，而对鸟类来说，多个精子可以穿透胚盘。
人们对鸟类多精授精的研究已经有一个多世纪了，但是它仍然是个谜。英国谢菲尔德大学的科学家经过研究发现，虽然一个精子已经足够完成授精，但是要让幼小的胚胎良好地发育，多精授精很有必要，因为多出来的精子能够为胚胎的成长提供钙质，促进其更好的发育。
当受精蛋产出后，孵化的过程便开始了。雌鸟或雄鸟将蛋置于身体之下，用体温孵化，蛋吸收父母身体的热能，获得能量。再加上蛋黄中富含大量的营养，成为蛋壳中幼小胚胎的营养温床，就如同一个体外生长孕育系统一样，让雏鸟在体外逐步发育成熟。孵化过程至关重要，胚胎在保温的环境完成所有遗传复制，产生新的生命，胚胎得以发展为独立的生命体。当幼小的鸟喙在蛋壳上啄开一个口子，蛋就彻底完成了它的使命。