The relationship between a feather ornament and cognitive abilities in swamp sparrows

야생에서 동물들은 짝을 선택할 때 종종 어려운 선택에 직면합니다. 그들은 건강하고 강하며 새끼를 키울 능력이 있는 파트너를 골라야 하지만, 다른 새의 마음속을 직접 들여다보며 그 지능을 측정할 수는 없습니다. 인지 능력, 즉 동물이 얼마나 잘 배우고 문제를 해결하는가는 먹이를 더 쉽게 찾거나 새로운 위험에 적응하는 것과 같은 큰 이점을 제공할 수 있는 숨겨진 형질입니다. 이 지능은 눈에 보이지 않기 때문에, 과학자들은 오랫동안 동물들이 다른 가시적인 신호를 지름길로 사용하는지 궁금해해 왔습니다. 신뢰할 수 있는 신호는 정직해야 합니다. 즉, 약하거나 병든 동물이 속이기에 너무 많은 비용이 들어야 한다는 의미입니다. 만약 밝은 깃털이나 복잡한 노래가 그것을 만들어내기 위해 많은 에너지나 특정 영양소를 필요로 한다면, 그것은 잠재적인 짝에게 그 새가 매우 훌륭한 신체 상태에 있다는 것을 알려줄 수 있습니다. 페오멜라닌(pheomelanin)이라고 알려진 특정 유형의 색소는 깃털에 적갈색을 만들어냅니다. 이 색소는 시스테인(cysteine)이라는 아미노산으로부터 만들어지는데, 시스테인은 뇌를 구축하고 뇌의 손상을 방지하는 데에도 필수적입니다. 이 공유된 생물학적 자원은 잠재적인 절충안을 만듭니다. 즉, 새는 화려한 붉은 머리 패치를 만드는 데 시스테인을 사용할지, 아니면 더 예리한 정신을 발달시키는 데 사용할지를 선택해야 할 수도 있습니다.

연구진은 이 아이디어를 테스트하기 위해 북미 전역의 습지에서 발견되는 작은 노래하는 새인 늪딱다리참새(swamp sparrow)를 사용하여 실험을 진행했습니다. 수컷 늪딱다리참파래는 검은색 깃털과 섞인 적갈색 깃털로 된 독특한 머리 덮개를 쓰고 있습니다. 이 패치의 크기와 붉은 정도는 새마다 다릅니다. 이러한 시각적 특성이 새의 두뇌 능력을 말해주는지 알아보기 위해, 과학자 팀은 펜실베이니아에서 수컷 참새들을 포획하여 듀크 대학교의 실험실로 데려왔습니다. 그곳에서 그들은 각 새의 머리 덮개에 있는 붉은색의 정확한 색조를 측정하고 붉은 깃털이 덮고 있는 전체 면적을 계산했습니다. 그런 다음 연구진은 새들에게 다양한 종류의 사고력을 테스트하도록 설계된 일련의 정신적 도전 과제들을 부여했습니다. 이 테스트에는 새로운 종류의 음식 용기를 여는 법 배우기, 특정 새장 구석에 먹이가 숨겨진 위치 기억하기, 색상과 보상을 연관시키는 법 배우기, 그리고 색상이 바뀌었을 때 그 규칙을 배우지 않는 법(unlearning) 배우기가 포함되었습니다. 또한 그들은 투명한 관 안에 보이는 먹이를 향해 부리로 쪼는 것을 스스로 멈출 수 있는 속도를 테스트했는데, 이는 자제력을 측정하는 척도였습니다.

결과는 붉은색과 크기가 단 하나의 종합적인 지능을 가리키지는 않는다는 복잡한 양상을 보여주었습니다. 대신, 새들의 수행 능력은 그들이 직면한 구체적인 과제의 유형에 크게 좌우되었습니다. 더 크고 붉은 머리 패치를 가진 새들은 새로운 방식으로 먹이를 찾고 공간적 위치를 기억하는 데 더 뛰어난 성과를 보였는데, 이는 그들이 환경을 탐색하고 항해하는 데 능숙함을 시사합니다. 그러나 이와 동일한 새들은 자기 통제력 테스트에서는 더 낮은 성과를 보였는데, 투명한 관 안의 먹이를 향해 부리로 쪼지 않고 참는 법을 배우는 데 더 오랜 시간이 걸렸습니다. 이는 밝은 붉은색 덮개와 연결된 대담함이나 위험 감수 행동이 본능적인 반응을 억제하는 것을 어렵게 만들 수 있음을 시사합니다. 흥미롭게도, 붉은색이 더 진한 새들은 이전의 규칙을 잊는(unlearn) 과제에서도 더 나은 모습을 보였으며, 이는 상황이 변했을 때 그들의 사고를 적응시킬 수 있음을 보여줍니다.

연구는 또한 서로 다른 정신적 테스트들이 일반적으로 서로 상관관계를 갖지 않는다는 점을 발견했습니다. 먹이가 어디에 숨겨져 있는지 기억하는 데 뛰어난 새가 반드시 새로운 색상 규칙을 배우는 데 뛰어난 것은 아니었습니다. 이는 이 새들의 지능이 단일한 일반적 능력이 아니라, 독립적으로 작동하는 구체적인 기술들의 집합이라는 아이디어를 뒷받침합니다. 유일하게 강력하게 연결된 두 가지 과제는 색상 연관 테스트와 색상 역전 테스트였으며, 두 과제 모두 색상 기반의 규칙을 배우고 나서 이를 바꾸는 과정을 요구했습니다. 연구진은 늪딱다리참새의 적갈색 머리 패치가 전체적인 두뇌 능력보다는 특히 탐색 및 유연성과 관련된 구체적인 인지적 강점을 나타내는 신호 역할을 할 수 있다고 결론지었습니다. 이 연구가 붉은 깃털이 지능을 유발한다는 것을 증명하는 것은 아니지만, 새의 깃털 화학 성분과 뇌가 다양한 종류의 문제를 처리하는 방식 사이의 매혹적인 연결 고리를 강조합니다.