生物拥有多种多样的信息交流途径，最古老也最广泛的就是化学交流。从动物、植物到细菌和真菌，它们发出或接收化学信号作为彼此之间传递信息的方式。生物如何在进化中形成了这种利用化学物质进行交流的能力，仍然是个谜。据美国物理学家组织网报道，最近一个美德合作研究小组认为，生物的化学信号起源于非有意的化学信息，为化学交流的进化提供了多个起点。研究发表在英国《皇家学会学报B》（Proceedings of the Royal Society B）上。
 
研究人员解释说，哺乳动物的排泄物、昆虫的外表皮、蜘蛛丝、植物花蜜等都含有化学物质，其他生物通过探测其中的气味来获得信息。比如，红色收获蚁体表有不同的化学气味，能告诉同伴它们是觅食者还是巢穴维修工；狼的粪便中也含有性激素，以表示它们在狼群中的相对地位。
 
研究人员认为，生物最初产生这些化学物质并非出于交流目的，而是无意的行为，而化学物质被其他生物探测到后，通过多种不同的途径演变成了信号。如果接收化学物质的生物产生某种化学反应，而这种反应对发出这种化学物质的生物有利，那么这种化学物质就具备了交流的功能，并在进化中得到加强。这种强化可以表现为发出更多数量的化学物质、增加化学物质中的有效成分，或将信息变得更明显。
 
“以前关于化学信号的研究大多集中于性信息素及其多样性。由于物种形成的多样化，性信息素也种类繁多。但化学信号普遍存在且数量巨大，或许还有其他或更多的原因。我们认为信号起源于信息。”美国伊利诺斯州立大学的桑德拉·斯泰戈尔说，“这种观点并不奇怪，只是未被人们正确认识。我们的研究显示，很多生物都会释放废弃物和非交流目的的化学物质。这些化学物质无意中携带了信息，由此为化学交流的进化提供了多个起点。如何增强交流功能有多种选择途径，这就可能形成多种截然不同的进化轨道。”
 
生物拥有大量气味受体，如啮齿类动物能察觉到几千甚至上万种气味分子。研究人员由此推测，化学信号在进化中可能经过了精心剪辑，不仅能配合那些接收者的敏感性，还能躲避捕食者。
 
斯泰戈尔说，化学信号起源于信息的观点，尚未得到深入研究。还需要更多种系遗传研究方面的证据支持。种系遗传研究可以揭示出进化的频率，即生物需要多久才发展出不同技术来提高化学沟通的效率（比如用了多久加入了有效成分，用了多久只增加了化学物质数量等）。化学物质既有沟通交流的作用，也有非交流的功能（如昆虫外表皮的化学物质不仅能帮它们保持干燥、抵御细菌，还常常作为性信息素），这些化学物质的多种功能会互相冲突，还是和谐一致？除此之外，在进化中对化学物质产生作用的选择因素很多，研究还需要对这些因素进行评价。

英文摘要：

Proc. R. Soc. B  doi: 10.1098/rspb.2010.2285

The origin and dynamic evolution of chemical information transfer
Sandra Steiger1,*, Thomas Schmitt2 and H. Martin Schaefer2

Although chemical communication is the most widespread form of communication, its evolution and diversity are not well understood. By integrating studies of a wide range of terrestrial plants and animals, we show that many chemicals are emitted, which can unintentionally provide information (cues) and, therefore, act as direct precursors for the evolution of intentional communication (signals). Depending on the content, design and the original function of the cue, there are predictable ways that selection can enhance the communicative function of chemicals. We review recent progress on how efficacy-based selection by receivers leads to distinct evolutionary trajectories of chemical communication. Because the original function of a cue may channel but also constrain the evolution of functional communication, we show that a broad perspective on multiple selective pressures acting upon chemicals provides important insights into the origin and dynamic evolution of chemical information transfer. Finally, we argue that integrating chemical ecology into communication theory may significantly enhance our understanding of the evolution, the design and the content of signals in general.