蜜蜂怎么了?谈谈“蜂群崩溃综合征”

正在采蜜的西方蜜蜂,拍摄于坦桑尼亚正在采蜜的西方蜜蜂,拍摄于坦桑尼亚

  许多人都听说过蜜蜂蜂群突然消失的新闻,但对其背后的缘由不甚了解。这个问题出现在Quora网站上之后,台湾大学的昆虫学系助理教授Matan Shelomi(中文名为薛马坦)在该问题下做了详细的解答。以下便是他的答案。

  我(以及世界上几乎所有的昆虫学家)经常被问到关于蜜蜂的问题。“它们有麻烦了吗?”“为什么它们正在消失?”“我能做什么?”这些问题倒还无妨,让人恼火的是我得到的答案。“这明显是转基因的问题!”“我们必须禁止新烟碱(neonicotinoid,又称类尼古丁,是一类和尼古丁相关的神经活性杀虫剂的总称)!”“我们该怎么阻止那些正在杀死蜜蜂的企业?”呃,问题在于新闻媒体需要有轰动性的议题和简单易懂的故事,而大多数人想要的是每个问题都有一个答案。然而,生物学的原理并非如此,真相无法归结在一个标题之下。

  前不久我刚听过一场很棒的演讲,演讲者是令人尊敬的梅·贝伦鲍姆博士,他是一位了不起的昆虫学家,也是对“蜂群崩溃综合征”(Colony Collapse Disorder,CCD)的科学阐述者。蜂群崩溃综合征是描述蜜蜂消失现象的专业术语。这里,我将介绍目前蜂群崩溃综合征的研究状态:它的历史、原因,以及我们怎么阻止它。

  总结一下:蜂群崩溃综合征没有单一的原因。没有哪一种化学物质应该被禁止。一种生物的消失也不能归咎于某一家公司。相反地,蜂群崩溃综合征是多个因素共同作用的结果。这些因素的整体要比其中的部分致命得多:对在基因上已经十分脆弱的蜜蜂来说,这是一场在生物学和文化上都难以承受的考验。但是,蜜蜂,以及其他蜂类都不会很快就走向灭绝。

  蜜蜂的历史

  人类采集西方蜜蜂(又称为欧洲蜜蜂,学名:Apis mellifera)的蜂蜜已经有上千年的历史。这种蜜蜂原产于欧洲、亚洲和非洲,是一种很容易被驯养的蜜蜂,不仅用来生产蜂蜜,也能帮助给农作物授粉。还有另一种蜜蜂是东方蜜蜂(学名:Apis cerana),原产于亚洲。在全世界范围内,西方蜜蜂更为常见。几个世纪之前,美国从欧洲引进了蜜蜂,这些蜜蜂很好地适应了当地的植物。没有蜜蜂,某些农产品(特别是扁桃仁,即巴旦木)就无法生产出来。

  不过,养蜂并不容易。与所有的动物一样,蜜蜂也会生病;而且和所有的农民一样,养蜂人会尽一切可能确保蜜蜂的健康,治疗或预防任何可能的疾病问题。最大的蜜蜂疾病问题是幼虫腐烂病(foulbrood),这种细菌疾病会让蜜蜂幼虫变成一团黏乎乎、令人恶心的棕色物体。为了阻止幼虫变成流体,蜂农开始使用抗生素。还有一种被称为微孢子虫(Nosema)的真菌也能摧毁整个蜜蜂种群,于是蜂农们开始用起了杀真菌剂。能带来最严重后果的是瓦螨(学名:Varroa destructor),这种蛛形纲动物能附着在蜜蜂体外,吸食蜜蜂的体液。这已经足够糟糕了(它们的种名“destructor”意思就是“破坏者”),但情况还可以更糟。瓦螨在蜜蜂身上造成的伤口会感染细菌和病毒,包括翅翼变形病毒(deformed wing virus,DWV),这种病毒实际就是由瓦螨传播的。1987年,瓦螨随一只亚洲的东方蜜蜂被偶然带入美国,如今已经传播到世界大部分地方(除了澳大利亚……就目前而言)。为了控制瓦螨,蜂农又开始在蜂房上喷洒杀螨剂。

  过去一个世纪中,养蜂活动也发生了显著的改变。蜂农发现了授粉市场,开始带着蜂房,随农作物种植季的变化前往不同的地方,一开始坐火车,后来自己开货车。然而,蜜蜂依然供不应求。在美国,巴旦木行业协会甚至成功游说了美国国会,同意从澳大利亚进口蜜蜂。这在当时其实是违法的——为避免从国外引入蜜蜂疾病,有法规禁止进口蜜蜂。随着世界的发展变化,越来越多的荒野被开垦为农田,接着农田又变成了城市,蜜蜂的食物量不断减少。蜜蜂的天然食物是蜂蜜和蜂花粉(发酵的花粉团)。野生开花植物的减少意味着蜜蜂的天然食物也在减少,它们需要其他食物来源。为了养活蜜蜂,蜂农们开始给它们喂食含糖溶液,包括含有高浓度果糖的玉米浆。

  走进蜂群崩溃综合征

  2006年,美国许多蜂农报告称蜂群大量消失。不是死亡,而是消失:蜂巢里的工蜂突然消失了,只留下蜂后和幼虫。这实在很不寻常:蜜蜂不会把家园和家庭成员就这么抛弃掉。工蜂消失之后,蜂群也随之崩解。很快,这被证明是一个全国性的问题,并且在欧洲也发现了类似的现象。由于蜜蜂在农业上具有举足轻重的作用,因此美国各地的研究小组开始展开合作,解决“蜂群崩溃综合征”成为了优先课题。

  人们几乎立刻就找到了替罪羔羊。反对转基因生物的组织指责转基因;反对政府的组织指责政府;阴谋论者则表示,政府在喷洒某些东西;外星人劫持论者称,外星人正在带走蜜蜂。有些人怪罪手机,有些人则怪罪奥萨马·本拉登。一个理论称,美国政府正在用苏联的心灵控制技术来对付美国人,以提高对伊拉克战争的支持率,而美国的蜜蜂也因此受到了影响,因为俄罗斯的蜜蜂安然无恙。所有这些指责都言之凿凿,不过我怀疑任何能如此轻易下结论的人会接受那些证明他们错了的证据。事实上,以上提到的所有说法,从转基因到手机,都是错误的。蜂群崩溃综合征不是由转基因、手机、外星人、车辆格栅、紫外线、电磁辐射、恐怖分子、共产主义者、资本家等等造成的。我们找不到支持这些说法的证据(反驳其中某些说法的证据倒是很多),而那些宣传这些说法的人也给不出合理的解释(提示:如果某个网站宣称要向你展示“真实新闻”或者“他们不想让你知道的真相”,那几乎可以确定是不可靠的)。那么,真实的研究结果是怎么说的?

  相关的研究

  巧合的是,在蜂群崩溃综合征被报道之前几个月,科学家发表了蜜蜂的基因组序列。研究人员于是利用这一新信息尝试找出原因。他们对比了健康蜜蜂和崩溃蜂巢里残存个体的基因,看看有什么不同。他们发现问题并不在蜜蜂基因组本身,而是一个搭基因组“便车”的不速之客:以色列急性麻痹病毒(Israeli Acute Paralysis Virus,IAPV)。这种病毒在崩溃蜂巢中的出现频率要远高于健康蜂群。尽管发现于以色列(因此得名),但科学家认为这种病毒是通过澳大利亚的蜜蜂进入美国的。虽然有避免蜜蜂疾病传入的法律,但美国还是从澳大利亚进口了蜜蜂。那么,问题解决了吗?以色列急性麻痹病毒是不是蜂群崩溃综合征的原因?

  答案是否定的。澳大利亚的蜜蜂确实携带着这种病毒,但它们并没有蜂群崩溃综合征。澳大利亚的蜂巢没有崩溃。科学家对1950年的冰冻蜜蜂标本进行脱氧核糖核酸(DNA)检测之后发现,这些美国的蜜蜂也具有以色列急性麻痹病毒,远早于从澳大利亚进口蜜蜂的时间。因此,这种病毒可以排除了。

  我们还发现了一些别的东西。有科学家对蜜蜂体内的微生物群进行了研究。与人类一样,蜜蜂的肠道里也生活着细菌和其他微生物,帮助它们消化食物和做其他事情。关于人体微生物群如何影响人类健康有大量的研究(也有更多的夸大其词和伪科学)。研究结果发现,健康蜜蜂和崩溃蜂群的蜜蜂在微生物群方面没有差别。这一因素也与蜂群崩溃综合征无关。然而,这是第一次有证据表明蜜蜂也会利用微生物……而这些微生物对于最初用于蜜蜂的抗生素能抵抗相当长时间。2005年,一种治疗幼虫腐烂病的新抗生素问世,其他抗生素药品也被引进,这可能影响了蜜蜂体内的微生物群。还有一点是,蜜蜂需要利用特定的真菌来发酵花粉,以获得作为食物的花粉团。

  以下或许是蜜蜂基因组研究中获得的最大发现:蜜蜂天然缺乏免疫力和解毒基因。与其他昆虫相比,蜜蜂缺乏许多天然的防御机制!具体而言,它们具有更少的谷胱甘肽S-转移酶(glutathione-S-transferase)、羧酸酯酶(carboxylesterase)和细胞色素P450(cytochrome P450),这些都是动物(包括人类)用来分解毒素的蛋白质。蜜蜂以花粉和蜂蜜为食,很少接触毒素。在数百万年的演化史中,它们失去了许多这样的防御基因,这意味着所有的蜜蜂在面对疾病和化学制品时,处于天然弱势的地位。

  那么,蜜蜂是如何生存下来的?它们还有少量细胞色素P450和其他解毒基因。此外,它们也有自己的秘密武器:食物。花粉含有一些能正调节解毒和免疫基因的化合物。也就是说,当蜜蜂吃下含有花粉的食物,比如蜂花粉或蜂蜜时,它们会产生更多能抵抗病原体,以及代谢有毒化合物的蛋白质。由于蜜蜂的天然食物是蜂蜜和蜂花粉,二者都含有花粉,因此它们依然具有一定的抵抗力。顺便一提,同样的规律也适用于人类,如果你吃的食物更加健康,你的免疫力也会随之提高。

  现在你已经了解了足够信息,或许可以推断出是什么引起蜂群崩溃综合征了。让我给你一个提示:这不是单一因素引起的。无论你读到什么,如果你发现有任何消息来源只列出了一个原因——某种化学物质、某种杀虫剂、某个公司、某个国家——那你就不必继续看下去了。任何事情,任何时候,都是适用的。科学的运作机制不是那样,蜂群崩溃综合征并没有单一的原因,解决的方法也不是只有一个。任何人如果否认这一点,那很可能就是为了向你灌输某个特定观点,或者还没做好功课。

  以下就为你揭晓答案。

  是什么导致了蜂群崩溃综合征?在众多假说中,只有4种看起来可能性较高:从1895年至今不断增加的杀虫剂用量;某种病原体或寄生虫;由管理措施引起的免疫抑制;以及蜜蜂食物中营养成分的减少。那么,应该归咎于哪个因素?全部。

  2012年,科学家完成了对蜂群崩溃综合征的文献元分析和多次大规模研究。他们没有找到原因,而是发现了几个预示蜜蜂种群即将崩溃的指标。微孢子体真菌并不是指标之一:相反,健康种群具有更高的微孢子体水平!只有瓦螨和翅翼变形病毒是看似有效的指标,而瓦螨更为重要。前面提到,澳大利亚没有瓦螨,也没有蜂群崩溃综合征(尽管亚洲和新西兰也都没有蜂群崩溃综合征,却都有瓦螨)。瓦螨是不是导致蜂群崩溃的原因?

  事情是这样的。想象一个受到瓦螨侵扰的蜂群。蜂农必须在蜂房中施用杀螨剂,而螨虫与细菌或真菌不同,它们在演化上更接近蜜蜂。二者都是节肢动物。同样的化学物质能杀死螨虫,也可能会杀死蜜蜂。尽管目前所用的杀螨剂对螨虫的毒性要大于蜜蜂,但还不存在哪种能杀死螨虫的化合物是对蜜蜂完全无害的,无论是有机农业还是传统农业都是如此。有些非化学技术可以对付瓦螨,但都需要更多的劳作,成本高昂,而蜂农本身已经是在为边界利润工作了:你不会为了赚钱去养蜂!因此,现在的蜜蜂都暴露在杀螨剂之下,而且经常是一次好几种……超过了细胞色素P450的解毒能力。蜜蜂只能产生少数几种能处理杀螨剂的细胞色素P450,一种化合物还好,要是喷洒两种或者更多化合物,它们就无法承受了。

  要注意,我甚至还没有提到蜜蜂可能会在田野里遭遇的杀虫剂,这主要因为它们还不是太大的问题。在最近新闻中常提到的新烟碱,在欧洲已经由于公众压力而被禁止了?这类杀虫剂依然在其他许多没有出现蜂群崩溃综合征的国家使用。事实上,没有哪一种用在农作物上的化学物质——新烟碱、Bt蛋白(喷洒或转基因形式)、可尼丁(clothianidin)——与蜂群崩溃综合征直接相关,而这也是意料之中的。农药喷剂对蜜蜂的影响怎么会有蜂巢喷剂的影响大呢?这讲不通,事实上也确实如此。近期的一项研究显示,美国的蜂巢中,100%的蜂蜡都含有高浓度的杀虫剂,以及其他化学物质——包括我之前提到的抗生素和杀真菌剂。杀死微孢子虫的杀真菌剂可能也会杀死那些将花粉转变为蜂花粉的真菌!即使这不是问题,最终的结果也是使蜂巢积累大量的化学物质:即使禁止了在农作物上使用杀虫剂,蜂巢本身也会受到喷洒或污染。

  你或许会说:“但是在使用杀螨剂的时候蜜蜂并没有死掉啊……”没错!杀螨剂或许有毒,但并不会太可怕!细胞色素450还是能应对大部分杀虫剂——如果蜜蜂健康的话。请记住花粉会刺激细胞色素P450的生成,但蜜蜂的食物已经不能再提供足够的花粉。前面提到的栖息地破坏意味着自然界没有足够的花粉供蜜蜂食用。相反,人们用糖溶液或玉米浆喂养蜜蜂,而这些都无法像花粉一样激发它们的免疫力。举个例子说明一下情况有多么糟糕,法国的养蜂人曾经在见到蓝色蜂蜜的时候惊慌失措。最后发现,他们的蜜蜂没有采集花蜜,而是以附近一家M&M工厂的含糖废水为食,从中吸取了蓝色染料。无独有偶,美国纽约一位养蜂人的蜜蜂产出的是红色蜂蜜,他发现他的蜜蜂原来是在一家马拉斯奇诺樱桃工厂觅食。没有花朵提供食物,蜜蜂的营养状况就会十分糟糕。在营养不良的情况下,蜜蜂的免疫力也很低下……而当你考虑到长途运输的压力,大部分蜜蜂也都不会获得很好的食物,你就会明白为什么蜜蜂会生病。

  “慢着,那么那些吃蜂蜜的蜜蜂呢?”你可能还会这么问。你说得对,很多养蜂人选择用蜂蜜而不是玉米浆来喂养蜜蜂……或者说他们以为是这样。目前一个主要的问题是,大部分在售的蜂蜜其实不是真正的蜂蜜。问题症结在于:2000年,美国对某些国家产的蜂蜜课以反倾销税,导致进口蜂蜜减少,由此导致从马来西亚、印度、越南和印度尼西亚等国家进口的蜂蜜增加。问题是这些国家都没有商业性的蜂巢。我们怎么能从不生产蜂蜜的国家进口蜂蜜呢?“洗蜂蜜”。有些蜂蜜会被贴上其他国家的标签,然后避开美国的反倾销税。为了不被查到,他们会用超滤器将蜂蜜中的花粉过滤掉(因为可以用花粉追溯蜂蜜的原产国),并用玉米浆掺入其中。因此,你所看到贴着“蜂蜜”标签的东西可能并不是蜂蜜,而由于这些“蜂蜜”不再含有花粉,因此对蜜蜂的健康并没有什么益处。

  总结一下,蜂群崩溃综合征的发生是因为蜜蜂本身对疾病和化学物质的免疫力天然不足,而这两种因素对蜜蜂的影响越来越大,而且经常一起作用;此外,由于营养不足的食物和充满压力的生存条件,蜜蜂的免疫力变得更糟。没有单一的原因,同样也没有单一的解决方法。

  我们能做什么?

  首先,让我向你保证,蜜蜂终将度过危机。蜜蜂并没有灭绝的危险,即使是西方蜜蜂。野生蜜蜂其实活得好好的,消失的只是商业养殖的蜜蜂……而它们消失的速率也在降低!不同年份的下降速率不同,有些年份还会出现蜜蜂总数量的上升。举例来说,2012-2013是蜜蜂最艰难的一年,许多蜂巢遭受了蜂群崩溃综合征。原因?那一年美国中西部发生了一场旱灾,大量开花植物死去。营养不足加上缺乏水分,以及艰苦的生活方式,使蜜蜂难以承受自然和人为的压力(包括病原体和杀虫剂),死亡的可能性更高。其他年份里,蜜蜂的日子要好过得多。

  不过,这些对于失去蜂群的养蜂人来说算不上什么安慰。我们能做什么来帮助他们吗?两件事。首先是在你的花园里种一些蜜蜂喜欢的花,如果你有花园的话。在你的住宅附近为蜜蜂提供食物来源,可以减少一些栖息地丧失对蜜蜂的损害。其次,如果可以的话,请购买本地的蜂蜜,以支持本地的养蜂人。去农贸市场,或者找一些养蜂的人购买蜂蜜。这会帮助他们度过难关,你也可以保证自己买到的是货真价实的蜂蜜,而不是经过处理的产品。

  那更大的问题呢?好吧,在找到对蜜蜂完全无害的杀螨剂之前,我们还将继续使用现有的产品。瓦螨是元凶之一,必须加以控制,虽然解决它们的方法也是造成问题的另一个原因。至于禁止化学产品,无疑是个糟糕的主意。想一下新烟碱:就算你禁止了那些新烟碱类杀虫剂(就像在欧洲),然后呢?农民还是会使用其他杀虫剂,比如更早的产品拟除虫菊酯(pyrethroids)——比新烟碱的毒性更高!通过禁止特定的杀虫剂,欧洲可能会使蜂群崩溃综合征问题变得更加严重。如果你想从公共政策的角度解决问题,我的建议是阻止栖息地破坏,这个主意总是没错的。

  这也就说到了我最后的论点。你最佳的选择就是获得足够的信息……这并不是说去寻找某个信息来源,然后盲目地相信他们。获取足够信息的意思是,你应当不断寻找新的信息,并且从不满足。这意味着当新的故事冒出来时,你要一直质疑,特别是当那个故事看起来太像真的,或者宣称能“最终”回答某个问题的时候。

  获取足够信息还意味着不能把某个阴谋论网站或某个反农业技术博客,甚至是某篇新闻报道,与真实的科学数据混淆起来。此外,你也不能过于相信某一篇科学论文,特别是当这篇论文只是单次研究而不是元分析的时候。科学一直处在不断的变化中:想想从2006年至今,我们对蜜蜂的了解改变了多少,有多少假说被验证、被挑战,然后随着新证据的出现而被抛弃。甚至我现在所写的这些有一天也可能改变(虽然现在还是被广泛接受的)。蜜蜂的故事还没有结束,但我打赌这个故事不会有什么激动人心的大结局,或者出现什么高潮,而是会错综复杂,充满着彼此交织的角色;故事的最后,或许不会过于引人注目,但应该会更令人满意。

第二部分:蜂群崩溃综合征的研究历史

        2015年11月8日,星期一早晨的明尼阿波利斯(美国明尼苏达州的城市),我很早就醒来,因为不想错过早上八点时梅·贝伦鲍姆教授在美国昆虫学会年会上的演讲。在一场关于蜜蜂蜂群崩溃综合征(colony collapse disorder, CCD)的研讨会上,贝伦鲍姆教授作为开场演讲嘉宾,与到会的科学家分享了最新的研究发现。她的演讲题目是《关于CCD的ABC和XYZ》,涵盖了关于该课题在9年时间内的584篇论文。我丝毫不怀疑她阅读了每一篇论文。她将所有这些历史和数据浓缩成了16分钟的演讲,几乎没有让人停下来喘息的时间。尽管现在蜂群崩溃综合征已经不再像几年前那样经常占据新闻头条,但科学家对蜜蜂的兴趣却更胜以往。因此,对于那些感兴趣的人,这里对贝伦鲍姆教授的演讲做了总结,并介绍了蜂群崩溃综合征的历史和现状。

  一切都开始于2006年10月,当时一种被称为“秋季衰退病”(fall-dwindle disease)的蜜蜂消失现象开始被注意和报道。健康的蜂群突然崩溃,工蜂没有一下子死亡很多,而只是消失不见了。都不见了。没有尸体。幼虫被抛弃在蜂窝中,食物完好无损地储存着,甚至蜂后都被抛弃在蜂巢里。没有相当规模的工蜂数量担任维持工作,蜂群最终会全部死亡。这种奇怪的现象究竟是什么,蜜蜂离开蜂巢之后会在哪里的荒野死去?在2007年2月发表的一篇文章中,这一现象被重新命名为“蜂群崩溃综合征”。紧接着,美国各地都传来了蜂群崩溃的报告,《纽约时报》(New York Times )的商业版块也报道了这一事件,并且在不到一个月时间里举行了一次美国国会小组委员会。在这个时候,欧洲也注意到了同样的现象。到了4月,媒体对贝伦鲍姆所说的“蜜蜂末日”(Apispocalypse,词源来自西方蜜蜂的学名Apis mellifera)发了狂,任何太阳底下的东西,太阳以外的东西,以及太阳本身都被指责是造成蜂群崩溃的元凶。为了把真相与阴谋论和优先研究分离开,美国农业部举办了一次会议,并迅速排除了所有错误的理论,包括手机、宇宙射线、转基因农作物、移民、奥萨马·本拉登、光照派、无线网络、风力涡轮机、核电厂、外星人、太阳耀斑、飞机尾迹,以及蜜蜂被公路上的汽车撞到等。

  在转基因和外星人都被排除之后,还有哪些原因剩下?有4个依然很有可能的原因。一是杀虫剂,最受关注的是目前主流的新烟碱类杀虫剂;二是病原体:一些导致蜜蜂生病的细菌或寄生虫,可能还没有全部被发现;三是管理和养蜂手段导致的免疫力抑制:这些蜜蜂在用货车运送到全国各地的过程中遭受了很大的压力;第四点,不断下降的营养供给:栖息地丧失意味着花朵越来越少,供蜜蜂食用的花粉和花蜜也就越来越少,因此蜂农必须借助含糖的水或玉米糖浆。你可以将以上这些记为4个“P”:杀虫剂(Pesticides)、病原体(Pathogens)、养蜂手段(Practices)和(缺少)花粉(Pollen)。这种记忆法是我自己的发明,不是贝伦鲍姆博士的,如果觉得有帮助,请尽管使用。如果你不喜欢的话,还可以尝试记住4个“D”:药物(Drugs)、疾病(Diseases)、干扰(Disturbance)和食物(Diet)。现在科学家已经知道了从哪里着手,并开始努力解决问题。凑巧的是,在“秋季衰退病”首次被发现的同一个月,科学家发表了完整的蜜蜂基因组序列,这使未来的工作变得更加容易一些。

  2007年9月,研究者取得了第一个突破:从崩溃蜂群的蜜蜂基因组中鉴别出了一种病毒,称为以色列急性麻痹病毒(Israeli Acute Paralysis Virus,IAPV)。这种病毒发现于以色列,其最初起源尚不明确,不过有人归咎于从澳大利亚进口到美国的蜜蜂种群曾被该病毒污染。消失的蜜蜂是否因为感染这种病毒而离开蜂巢呢?答案是否定的。一个月之后,科学家对1950年的冷冻蜜蜂标本进行了检测,发现也含有以色列急性麻痹病毒。无论该病毒从何而来,它都已经在美国存在了很长时间,远早于蜂群崩溃综合征的出现。难题的解决必将困难重重。(这个例子也表明了保存很久之前的科学标本有多么重要:你永远不知道什么时候或者什么原因会有人用到它们!)

  那么新烟碱呢?如今欧洲人对农业技术发展越来越焦虑,他们迅速将所谓“疯狂蜜蜂病”(Mad Bee Disease)归咎于新烟碱类杀虫剂。然而,一项对108个崩溃蜂群的研究发现,只有3个蜂巢中残留着新烟碱类杀虫剂。其中的关联并不明显。不过,就在同一项研究中,科学家在全部崩溃蜂巢中都发现了杀螨剂。蜂农会直接向蜂巢喷洒杀螨剂,以控制寄生在蜜蜂身上的瓦螨。然而,这些杀螨剂事先都经过了检测,被认为不会伤害蜜蜂——在单独使用的时候。2009年,研究发现这类杀螨剂中有两种具有协同效应,即单独使用时不会致死的剂量在二者结合使用时就会产生较严重的毒性……两种其实并不多:2010年3月,对蜜蜂体内121种代谢产物的分析显示,有6种来自杀虫剂,大部分为杀螨剂。

  为什么会发生协同效应?基因组计划揭示,蜜蜂对毒素的抵抗能力天生较弱:它们只有3种不同的解毒酶,属于细胞色素P450超家族。在对杀螨剂解毒时,这3种酶显然忙不过来,因此协同效应几乎是肯定会出现的。尽管蜜蜂的细胞色素P450与其他昆虫体内的具有相同效力,但数量上的劣势意味着蜜蜂很难同时应付多种杀虫剂(相比之下,人类在这方面就厉害得多,一共拥有57种细胞色素P450超家族的酶)。那么,蜂群崩溃综合征的起因就是蜜蜂无法解毒这些杀虫剂“鸡尾酒”吗?可能不是。2009年1月的一项研究发现,解毒基因的表达(对一个基因使用程度的测量)在崩溃蜂群和健康蜂群里是一样的。一方面崩溃蜂群的蜜蜂应对杀虫剂的能力还说得过去,另一方面健康蜂群的蜜蜂面临的麻烦也同样多,要导致蜂群崩溃还需要其他某些东西。一个假说被否定之后……另一个假说又出现了。该研究还发现相对健康蜂群,崩溃蜂群具有大量的病毒,比如“类小RNA病毒”(picorna-like virus)。现在,病毒已经成为研究热点。到了2009年8月,仍然有许多病原体与蜂群崩溃综合征联系在一起。2010年10月,两种全新的病毒——属于RNA病毒——被发现只存在于崩溃蜂群。2011年6月,科学家又发现了4种全新的RNA病毒。

  那么,我们要如何保护蜜蜂免受这些病毒的侵袭?类小RNA病毒通过瓦螨传播,因此我们还是得用杀螨剂保护蜜蜂……而对于RNA病毒,由于它们在其他传粉昆虫中也都有发现,科学家最终认为这些病毒是通过花粉本身传播的!蜂群崩溃综合征看起来似乎无法解决……但是到了2010年12月,新的研究指出,蜂群崩溃综合征完全不是问题!那一年有大量的蜂群消失,但并不是因为蜂群崩溃综合征。研究人员发现饥饿和恶劣天气才是最大的原因。是这样吗?

  2012年1月,科学家发现了一个新的蚤蝇物种。蚤蝇又被称为驼背蝇,是一类小型的寄生蝇。这种新发现的蚤蝇与蜂群崩溃综合征完全没有关联,而媒体之所以将二者联系起来,主要是因为它们能寄生在蜜蜂的大脑中,并将蜜蜂变成“僵尸”。令人毛骨悚然,但关系不大。那么肠道细菌呢?已经有研究显示,全世界的蜜蜂拥有几乎相同的肠道细菌,就连熊蜂也是。再一次地,没有证据表明这与蜂群崩溃综合征存在联系。还是让我们回到4个“P”吧。

  到了2012年2月,科学家已经有了预示一个蜂群即将崩溃的标志物:瓦螨;微孢子虫(Nosema),一种寄生真菌;病毒感染,许多可能的病毒;以及……其他一些因素。只有前三个因素还不足以引发蜂群崩溃,因此还得加上其他一些东西。这些因素之间共同的关联是瓦螨:它们能传播病毒,也能传播微孢子虫(也传播病毒),而它们本身也足以致命,并且是几种有协同效应的杀螨剂的使用原因。表明瓦螨破坏力的证据越来越多,但也有一些好消息:2012年的一项研究发现,越冬时的蜂群损失正在下降。蜂群崩溃综合征正在好转,现实情况是这样吗?

  大约在2012年1月时,在瓦螨的证据越来越多的同时,突然间,新烟碱类杀虫剂又闯入了研究者的视线。我们不是证实它们不是元凶了吗?没有完全证实,因为新的研究显示,新烟碱类杀虫剂可能会被植物从土壤里吸收到体内,或者通过其他媒介被蜜蜂接触到——不是通过蜂巢或直接接触。从1月到3月,一系列论文指出,新烟碱会导致蜜蜂更容易被微孢子虫感染。因此,可以说杀虫剂和病原体也在“协同作用”了。类似蜂群崩溃综合征的现象如今也开始在熊蜂和其他以土壤筑巢的蜂类中出现,尽管没有人知道出现了多久。我们应该禁止新烟碱类杀虫剂吗?不,因为欧盟已经这么做了,但并没有效果。替代新烟碱的杀虫剂也没有更安全。2013年2月,研究者发现喷洒在农作物上的杀虫剂,与喷洒在蜜蜂身上的杀螨剂也会发生相互作用,即存在更多的协同效应。到了11月,杀真菌剂也成为指责的对象……接着,人们甚至还指责溶剂!这些溶剂由活性较低、无毒、无杀真菌效力的化合物组成,在与杀真菌药物混合之后,有助于更好地施药(可以把一杯柠檬水中的水当成溶剂,用来承载柠檬汁和糖)。如果溶剂也能引起协同效应,那就没什么东西是安全的了!

一只在蜜蜂幼虫上的瓦螨
一只在蜜蜂幼虫上的瓦螨
 

  杀真菌剂还有另一个问题:它们会杀死蜜蜂在制造蜂花粉时所必需的“好”真菌。蜂花粉是花粉和蜂蜜的混合物,蜜蜂用其喂养幼蜂和蜂巢中的其他成员。因此,它们的食物现在也受到了威胁,这就说到了其他的“P”。科学家发现,食用花粉的蜜蜂比不食用花粉的蜜蜂更能忍耐杀虫剂。2013年3月,科学家发现,在所有花粉中存在的一种化合物——对香豆酸(p-Coumaric acid)——能够能正调节(提高活性)蜜蜂体内解毒和免疫基因(需要说的是,该物质对人类无效,所以还是把花粉留给蜜蜂吧)。我们现在可以确信,给蜜蜂喂食玉米糖浆或玉米糖对它们的免疫力是不利的……但是蜂农们又有什么办法?许多曾经开满鲜花的荒野如今已经变成停车场或高尔夫球场。现在,我们可以很确定地将栖息地丧失视为引发蜂群崩溃综合征的中间因素:它不会直接杀死蜜蜂,只是让其他一切变得更糟糕。没错,这又是协同效应。除此之外,还有研究发现,任何驱使蜜蜂在一年中过早地去寻找食物,或者让它们在还太年幼的时候采蜜(通常是年龄较大的蜜蜂从事觅食工作)的压力,都可能导致蜂群崩溃综合征。

  那么现在我们到哪了?蜂群损失并没有减少多少:可怕的2013年很快就让2012年的好消息黯然失色。因此,尽管综合征还在,甚至媒体的关注度也在下降,但仍然有好消息:对传粉媒介,包括蜜蜂之外的其他物种,的研究空前丰富。我们在过去九年里获得的蜜蜂知识,要比过去几十年里加起来的还多!全世界的大学都在聘用农业学家(蜜蜂专家),世界各地的人们对蜜蜂的思考也远胜于其他生产食物的生物。假如说今天的人杀死一只蜜蜂的可能性要远小于九年前,那我一点都不惊讶。

  对于那4个“P”呢?它们还依然存在。杀虫剂(Pesticides)杀死蜜蜂;病原体(pathogens)到处都是;引起压力的管理手段(practices)和缺乏优质花粉(pollen)和花蜜来源,都会削弱蜜蜂抵御化学物质和传染病的能力。螨虫和杀螨剂,病毒和瓦螨,疾病和森林砍伐,所有这些因素都在相互作用。正如美国农业部“蜂群崩溃综合征指导委员会”在2009年所说的,“没有发现任何单一因素具有足够根据作为致病因子”;在2010年又说,“情况越来越明了,(蜂群崩溃综合征)不能归咎于任何单一的因素”。一切都是协同作用:蜜蜂受到来自各个方向的攻击,而这些因素的整体威力又远远超过其单独的作用。

  我们能做些什么?不需要禁止任何东西:涉及的化学物质太多了,有些物质如杀螨剂,所对付的瓦螨显然要比它们的毒性可怕得多。如果你知道任何能清除瓦螨,却又不会杀死蜜蜂的方法,那就太棒了。但这还不够,因为即使是花粉也能传播病毒。虽然无法阻止蜜蜂生病,但我们能帮助蜜蜂变得更加健康,更加有可能恢复蜂群。我们已经着手处理影响蜜蜂的一个因素:栖息地丧失。阻止栖息地的继续破坏,并逆转已经造成的结果。种植花圃,而不是精细修剪的草坪;保护森林和草原;或者在住宅附近放多几个花盆,种一些蜜蜂喜欢的花卉。你可以敦促本地政府部门在公共空间种植更多的花卉,例如在道路两旁或环形交叉路口。你甚至可以自己建立一个蜂巢!此外,请善待蜜蜂。如果你在某个地方遇到一群“不识趣”的蜜蜂,不要惊慌,也不要用药物喷洒它们。你可以联系本地的养蜂人或者其他可能认识养蜂人的机构,很快就会有人前来捕捉这群蜜蜂,并建立一个新的蜂巢。这些蜜蜂可以转移到其他地方而不必被杀死。

  此外,请记住蜜蜂并不是唯一的传粉者,也不是唯一的蜂类。西方蜜蜂(Apis mellifera)并非原产于美国或澳大利亚,或世界其他许多地方。原生的蜜蜂、熊蜂、集蜂科蜜蜂、木匠蜂等等,可能都是比驯养的蜜蜂更有忍耐力的传粉者。虽然这些原生蜂类本身也受到栖息地破坏和疾病等因素的威胁,但如果蜜蜂的情况没有改善,它们也可以作为备用计划。在那之前,新的研究结果会一直不断涌现,科学家也会努力为蜜蜂研究筹集资金——这一机制在过去几年里很成功,未来也会继续。

  总结一下,我们很可能永远无法排除四种因素中的任何一个,因为它们都是真实存在的。不过,我们还是会尽一切可能找出明确的原因、更好的解决措施和更安全的预防手段,当然还要努力让蜜蜂拥有足够的天然食物。与此同时,请继续关注蜜蜂!正是你的兴趣和关注驱动着科学发现,并且为新的蜜蜂研究提供资金,所以,不要让你的好奇心崩溃!

 

原文链接:https://www.quora.com/profile/Matan-Shelomi/Posts/Whats-the-Deal-with-the-Bees-part-2-A-History

如果我们能消灭地球上所有的蚊子,结局会怎样?

消灭地球上的蚊子会带来什么结果?这个看似简单的问题其实并不简单消灭地球上的蚊子会带来什么结果?这个看似简单的问题其实并不简单
 

  如果我们能消灭地球上的蚊子,那将带来什么样的结果?这个问题最初出现在Quora网站上,台湾大学的昆虫学系助理教授Matan Shelomi(中文名为薛马坦)在该问题下做了详细的解答。以下便是他的答案。

  这是我在Quora上最常被问到的问题类型,提问的形式多种多样,比如“蚊子存在的意义是什么?”、“蚊子在生态系统中扮演着什么角色?”、“我们能否消灭所有的蚊子?”、“我们如何完全摆脱蚊子?”、“有没有人尝试消灭所有蚊子?”,以及“为什么我们还没有完全消灭蚊子?”等等。除了蚊子,我们还会看到关于其他动物的类似问题,包括苍蝇、蟑螂,或者还有臭虫、跳蚤,以及不是昆虫的蜱虫。把这些问题合起来,或者一一回答这些问题,需要耗费无数的时间。因此,我决定写一篇文章,把所有这些问题的答案呈现出来。我们将把焦点放在蚊子上,因为这种动物的情况也能适用在其他所谓的害虫身上。

  听到人们如此迫切地希望一个物种灭绝,而不是阻止它们灭绝,是不是有种很奇怪的感觉?这种仇恨可不仅仅是因为蚊子很招人烦。事实上,蚊子堪称世界上对人类最为致命的动物,而且我是把人类本身也算了进去。它们传播,或携带诸如疟疾、黄热病、登革热、基孔肯雅热、西尼罗河病毒和寨卡病毒等疾病和病原体。每一年,所有这些疾病造成的死亡人数超过战争和杀人案件的总和。消除这些疾病将拯救数以百万计的生命,同时也能减少许多苦痛和残疾。如果没有蚊子,这些疾病将不会存在……但是,为什么会这样呢?

  我们需要杀死所有蚊子吗?

  不,因为并不是所有蚊子都是有害的。蚊子属于昆虫纲双翅目之下的蚊科(Culicidae),包括了超过3500个物种!雌性通常会在平静水体中产卵,从浅水池塘到花盆积水,从供鸟嬉戏的水盆到地上的积水,都是它们孕育后代的地方。蚊子幼虫在水中生长,以微生物、小颗粒或藻类为食。它们会在水中化蛹,成虫最终会离开水面飞走。

  蚊子成虫吃什么?大部分物种是素食主义者。它们吸食花蜜、植物汁液和果汁,并且从不吸血。消灭这些物种并没有必要;事实上,这还会带来负面效果。在无害的巨蚊属(Toxorhynchites)中,有超过90个物种。顾名思义,这类蚊子具有巨大的体型,而它们也是我们的“同盟军”:它们的幼虫以其他蚊子的幼虫为食!由于它们对人类有所益处,因此在我们尝试任何消灭“坏”蚊子的方法时,应当确保这些大蚊子安然无恙。

  在以吸食血液为生的蚊子种类中,只有少数(200种左右)吸食人血,其他的则以鸟类、蜥蜴或小型哺乳动物的血液为食。在能以人血为食的蚊子中,也不是所有种类都携带病原体,甚至在那些携带疾病的物种中,也不是所有种群都是有效的病原体载体。而且,不同的物种携带着特定的疾病。例如,引起疟疾的疟原虫就几乎只由疟蚊属(Anopheles)的种类传播。在大约460种疟蚊属蚊子中,只有大约100种能携带5种左右可感染人类的疟原虫(超过200种疟原虫是感染其他动物的)。在这100种蚊子中,只有30到40种能成为疟原虫属生物的寄主,给人类带来致病风险;其中,又只有屈指可数的几种疟蚊偏好人类血液作为食物来源,并只有5种能携带恶性疟原虫(学名:Plasmodium falciparum)——引发的疟疾最为危险,症状最严重,死亡率也最高。在这5种疟蚊中,最危险的是冈比亚疟蚊(学名:Anopheles gambiae),虽然这个物种本质上其实是由至少7个物种组成,但那又是另一个故事了……总而言之,如果你真的想要消灭疟疾,那只有很少几个物种关系最大,而首先必须把重点放在冈比亚疟蚊上。单单消灭这个物种(集合)就将拯救数百万人的生命。

  其他少数几个属的蚊子也会携带病原体,即所谓的“虫媒病毒”(arboviruses,即所有必须通过吸血性节肢动物媒介而感染脊椎动物的病毒)。伊蚊属(Aedes)的许多物种,尤其是埃及伊蚊(学名:Aedes aegypti)和白纹伊蚊(学名:Aedes albopictus),都是登革热病毒、黄热病病毒、基孔肯雅热病毒、西尼罗河病毒、拉克罗斯病毒(一种脑炎病毒),以及一些动物病毒如西部马脑炎病毒的传播载体。这些病毒中有许多还可以通过库蚊属(Culex)和绒蚊属(Culiseta)传播,前者还能传播鸟疟疾,后者则极少叮咬人类;同样能传播其中某些病毒的还有黄蚊属(Ochlerotatus)——不过这个属名还存在争议,我就不展开了。趋血蚊属(Haemagogus)能传播黄热病病毒和一些较为罕见的病毒,如马亚罗病毒(Mayaro virus)和伊利乌斯病毒(Ilheus virus)。沼蚊属(Mansonia)能传播一些虫媒病毒,但更主要是传播在亚洲和太平洋地区导致丝虫病的丝虫。其他的属也有一些携带丝虫的物种,能传播寄生狗和其他动物的犬心丝虫,以及引起人类象皮病(又称淋巴丝虫病)的几种丝虫。

  为什么某些物种相比其他物种是更好的疾病载体?答案是,蚊子并不仅仅是携带疾病:它们也被感染了。当蚊子将被感染的血液吸入体内时,它们的中肠也会受到感染。病原体会在中肠内增殖,然后喷涌到体腔,最终在那里感染唾液腺。整个过程可长达两周时间,取决于疾病的种类。当蚊子叮咬下一个受害者时,病原体就会随着唾液注入受害者体内。这也是艾滋病病毒无法经过蚊子传播的原因之一:病毒无法感染蚊子的中肠,而是直接被消化了。不同的蚊子种类可能会对某些特定的病原体免疫,中肠或唾液腺具有抵抗力,或者只是在病原体完成增殖周期并到达唾液腺之前就因为某些自然原因死掉。受感染的蚊子有时确实会寿命较短,因此演化机制会让这些病原体变得小心翼翼:它们不能在自己完成繁殖并注入新的宿主之前杀死蚊子。

  总结一下,我们不需要杀死所有的蚊子,只需要处理那些传播疾病的物种。

  蚊子为这个世界做了什么?

  除了传播疾病,蚊子的存在还有什么其他意义?更重要的是,那些传播疾病的物种是否扮演着某种角色,使它们值得存在于我们周围?

  让我们从幼虫开始。蚊子幼虫,也就是孑孓,生活在水中,以各种碎屑为食,它们确实在某种程度上能保持水体清洁,但其他许多不传播疾病的生物也能做到这点。孑孓几乎不会摄食任何重要的东西……除了巨蚊属的幼虫会以其他蚊子的幼虫为食,前面已经提到,我们应当避免让这个属的蚊子遭到“种族屠杀”。

  孑孓会被哪些生物吃掉?其他水生幼虫,比如蜻蜓和豆娘的幼虫、一些龟类、较大的蝌蚪,以及鱼类。最著名的孑孓捕食者是食蚊鱼(学名:Gambusia affinis)和霍氏食蚊鱼(学名:Gambusia holbrooki)。这两种鱼原产于北美洲,已经被普遍引进到世界各国,用于控制池塘和水潭的蚊虫。一些地方的政府还免费发放这两种鱼,认为它们能吃掉蚊子幼虫,而不是其他生物。这种方法在世界一些地方效果明显,特别是在俄罗斯城市索契附近,那里原本是疟疾热点;2010年,当地人还竖起了一座食蚊鱼的雕像。

  然而,认为这两种鱼只吃蚊子幼虫的观点并不准确,它们的名字也是一个误会。霍氏食蚊鱼其实更喜欢吃浮游生物、藻类和有机碎屑(与孑孓的食物相同),通常在没有其他选择时它们才会捕食孑孓等无脊椎动物。食蚊鱼是更厉害的掠食者,每天能够吃下相当于自身体重一半到一倍半的蚊子幼虫。不过,它们无法只依靠蚊子存活,还必须摄食浮游生物和其他昆虫等食物,否则就会营养不良并发育迟缓。虽然被称为“食蚊鱼”,但蚊子在这两种鱼的日常食谱中只占据很小的一部分。更糟糕的是,它们对其他鱼类极其凶猛,而那些鱼类本身在捕食蚊子上也同样高效。在澳大利亚,从20世纪20到30年代人为引进的食蚊鱼在水中横行霸道,欺压并消灭了当地鱼类和蛙类,使后者的数量降低到很低的程度,以至于蚊子的数量反而上升——因为掠食者的总数变少了。被外来食蚊鱼吃掉或杀死的本土蛙类和鱼类,很多本身就是重要的物种,如今却面临灭绝的威胁,这表明即使食蚊鱼真的能捕食蚊子,它们的引入也很可能成为严重的问题。索契之所以没有遭受这样的灾难,是因为那里一开始就没有多少会受到食蚊鱼威胁的本土动物类群。引入其他鱼类,比如鲶鱼甚至金鱼,都是有可能取得和食蚊鱼同样效果的。很显然,食蚊鱼属(Gambusia)并不是全球蚊子消灭行动的可靠帮手,但另一方面,我们也不用担心孑孓灭绝会导致鱼类消失的问题,因为没有一种鱼类(或其他动物)是单一地以它们为食。

  那么对于蚊子成虫呢?以它们为食物的生物种类就更加多样了,从鱼类到蛙类,从蝾螈到蜥蜴,从捕蝇草到鸟类和蝙蝠,更不用说其他昆虫了……这里顺便说一下,大蚊(大蚊总科的昆虫)有时被称为“蚊鹰”(mosquito-hawk),但它们其实不吃蚊子,事实上它们甚至不吃任何东西:大蚊成虫寿命很短,不进食,交配繁殖后就完成了一生的使命。真正吃蚊子成虫的昆虫包括蜻蜓和豆娘,它们的水生幼虫同样会捕食孑孓和孑孓发育成的蛹。它们是蚊子一生的天敌。

  这些自然捕食者能否用来消灭蚊子?而蚊子的清除是否会损害这些捕食者?不能,不会。再说一次,蚊子并不是所有这些生物的唯一食物来源。以一种体型较大的动物来举例,紫崖燕(学名:Progne subis)是一种外形十分漂亮的美洲鸟类,常常被认为是一种应对蚊子的生物防治物种。但是,它们的作用可能被高估了。许多研究者对这种鸟类的摄食行为进行了观察,发现蚊子在它们的食谱中所占比例并不大,而它们的摄食区域和时间也不与媒介蚊活跃的地点和时间重叠;而且,释放紫崖燕也并不会对当地的蚊子种群造成很大的影响(尽管也有些研究提出相反的意见)。此外,与食蚊鱼一样,紫崖燕也会带来适得其反的效果,因为它们会捕食其他掠食性昆虫,比如蜻蜓,以及从甲虫到蜜蜂等众多有害或有益的昆虫。除了蚊子、摇蚊、蠓、和苍蝇之外,蜻蜓本身也喜欢捕食蜜蜂和蝴蝶。蝙蝠也是如此,蚊子在它们的食物中只占不到1%。你能指责这些捕食者吗?蚊子体型微小,还不够塞牙缝的,而一只圆滚滚的甲虫或蛾子显然要更有营养得多。

  如果这些替代食物来源不存在呢?世界上有没有哪些地方蚊子是占优势地位的昆虫?有,在北极。虽然大部分昆虫喜欢温暖的气候,热带地区也确实拥有最高的昆虫多样性,但实际上,北极苔原才是世界上蚊子问题最严重的地方,因为那里为蚊子繁育提供了完美的“孵卵器”。北极苔原的土壤在冬天近乎冻结,而夏天土壤解冻,使整片地区成为巨大的蚊子繁殖场。蚊子在这些地方组成庞大的群体,形成一团团浓密的黑云。科学家认为,蚊子是这些地区鸟类最重要的食物来源……不过也有人表示反对,认为摇蚊(摇蚊科Chironomidae的种类)实际上在当地鸟类的食谱中占更大比例,并且会填补蚊子消失后留下的空白。因此,如果蚊子被消灭,那北极的鸟类将最可能成为(或许也是唯一)被波及的生物。幸运的是,北极地区占优势地位的蚊子是撮毛伊蚊(学名:Aedes impiger)和黑足伊蚊(Aedes nigripes),二者都不是人类疾病的传播者。因此,如果我们的目标是对抗传播疾病的物种,那北极就可以不用考虑了。

  那授粉的问题呢?有没有什么植物是依赖蚊子授粉的?有,很多,但其中大部分植物(比如一枝黄花属)也可以由其他昆虫授粉。少数植物的确更青睐蚊子授粉,即虽然其他昆虫能帮它们授粉,但蚊子是最为常见,也是最有效率的。这些植物都属于兰科,也是低温生活的种类。其中一个例子是北方小泽兰(学名:Platanthera obtusata),一种生长于北极地区的舌唇兰,主要依靠雌性伊蚊和少数几种蛾类进行授粉。这种兰花通过散发一种微弱的气味——能被蚊子探测到但我们的鼻子闻不到——来吸引蚊子,这种气味非常类似人类的体味。与北方小泽兰相近的一种兰花,Platanthera flava,也是主要依靠伊蚊传粉,小型蛾类次之。其他舌唇兰属(Platanthera)物种主要由其他昆虫授粉,蚊子其次;或者主要为自体授粉,很少需要昆虫帮忙;其他少数几种兰花也有类似的现象。因此,这些兰花中有一部分可能会因为蚊子被消灭而受到威胁。不过,这些兰花中没有哪一种是对生态系统本身有重要影响的,它们对人类来说也不是很重要;没有它们世界并不会有太多改变。这并不是说兰花物种灭绝的问题无关紧要,而是说解决昆虫传播疾病的问题相对而言更为迫切。

  彻底消灭蚊子会带来什么风险?

  正如你所看到的,蚊子中并不存在所谓的“关键物种”(keystone species,又称为基石物种)。没有哪个生态系统会因为任何蚊子的消失而崩溃。唯一的例外可能是北极苔原,但那里的蚊子种类并不是疾病传播者,因此可以被保留下来。

  当然,这些都是我们的假设。毫无疑问,我们并不知道所有蚊子种类与其所处环境中其他所有生命形式之间如何相互作用,我们也有可能忽略了一些东西。非确定目标的灭绝并不是唯一的问题。存在另一种可能性是,蚊子被消灭之后留下的空白(学术上称为“生态位”)将被其他更让人烦恼——尽管可能不会传播疾病——的生物所填充。最糟糕的情况是,一种携带病原体的蚊子取代了另一种,而最可能会发生的是,蚊子会被长角亚目蚊科以外的其他类群——包括蠓科、蚋科、蛾蚋科、网蚊科、瘿蚋科、幽蚊科、摇蚊科、Deuterophlebia科、细蚊科、粪蚊科和山蚋科等科的物种——取代。这些昆虫也具有水生的幼虫,有些物种的雌性个体也会吸食血液,其中有些还会吸食人血。少了蚊科的竞争者,以及可能变得更少的捕食者,这些类群的物种可能会迎来种群数量的爆发。另一方面,原先捕食蚊子的捕食者可能会更多地捕食这些类群,在一段时间之后使其数量达到平衡状态。这些与蚊子关系很近的类群会带来危险吗?摇蚊科的种类不会叮人,但蠓科的会;而且,它们的叮咬不仅让人持续瘙痒长达一星期之久,有些物种还会传播感染人类和动物的疾病(尽管目前还没有发现人疟疾或黄热病的记录)。

  蚊子还会以另一种出人意料的方式影响生态系统,这里又要再一次提到北极。蚊子控制着北美驯鹿(学名:Rangifer tarandus caribou)的迁徙。生活在加拿大的庞大驯鹿种群一直处于不断寻找食物的旅程中,但是它们在夏天的行程会多很多,跨越更长的距离前往海拔更高的地方,有时候还会避开最佳的觅食地点。这一切,都是因为它们要躲避夏季在北极地区肆虐的庞大蚊群。长时间行进而不进食,意味着北美驯鹿为寒冷冬天积蓄的脂肪更少,而这经常代表着死亡。消灭这些地区的蚊子将改变北美驯鹿很长历史时间里的迁徙路线,由此引发的后果无法预料。另一方面,今天北美驯鹿的种群数量只是曾经数量的一小部分——从数十万头减少到数千头,而人类对其栖息地的破坏是引起数量下降的主要原因。所以多一些北美驯鹿是件好事情。蚊子对北美驯鹿的伤害显而易见。在蚊子爆发最严重的时期,北美驯鹿一星期会损失多达1升的血液。因此,如果你问我的话,我会说它们肯定非常赞成把蚊子消灭掉。考虑到它们的种群数量和群体智慧,如果投票的话,票数一定很多。

  考虑到我们已经在世界很多地区根除了疟蚊,同时没有造成麻烦,因此真正极端糟糕的情况出现的可能性很小。不过,事情也没有绝对,任何灭绝或局部地区灭绝(extirpation,指一个物种在一块选定地理区域中已经消失或灭绝,但在其他地区依然存在)都可能带来难以预料的风险。问题在于:这些可能会改变某个生态系统的风险能与人类生命的价值相比吗?在多大程度上?我们并不是在争论应不应该拯救熊猫,而是要不要根除人类有史以来已知最主要的杀人凶手。考虑到虫媒病毒和疟疾目前仍在杀死或感染数以百万计的人,如果选择不消灭那些相关的媒介蚊,唯一的辩护理由就是:这么做的预期环境效应将带来同样的损害。我们不能为了对抗黄热病而在一整片热带雨林中施放毒药,因为数百万人依赖热带雨林获取食物、药物、木材、工作机会、清洁的饮用水和清洁的空气;药方比疾病更加恶劣,并影响更多的人。另一方面,假如我们消灭了埃及伊蚊,而一种蝾螈和一种兰花也会随之消失:这样的交易我们是可以接受的。这里的“我们”是指数百万因此不再因为黄热病而死亡的人。毫无疑问,其他物种的灭绝的确是悲剧,但对抗黄热病的胜利价值可以媲美诺贝尔和平奖。渡渡鸟和袋狼的灭绝没有给人类社会带来益处,因此完全是一场不幸,相比之下,埃及伊蚊或甘比亚疟蚊的消失,其价值将比最悲观估计的成本还要高。

  我们如何能消灭全世界所有的疾病媒介蚊?

  由于对生态系统进行改造的过程相当微妙,因此重要的是不要使用一些太过宽泛的方法。预测消灭一个物种的影响已经够难了:想象一下把这一过程中所有被意外杀死的物种都考虑在内……假如我们能全部预想到的话!所以杀虫剂可以排除:它们没有明确的目标,而且也不能在全球范围内奏效。空中喷洒药剂不会伤害到那些在室内叮咬人类的蚊子,在蚊子的繁殖区域喷洒杀虫剂也不会渗透到人类住地中无数的小空间,从空心的树洞,到塑料袋里的小块积水,都可能是蚊子繁衍的场所。这也是公众参与在蚊虫防治中显得特别重要的原因:每个人都必须尽到自己的责任,把自家后院里的蚊子孳生场所清理干净。否则,即使有一家没处理好,蚊子就会卷土重来。

  不,如果我们想要根除全世界的蚊子,就需要一种针对特定物种、使目标无法抵挡并无处可逃的方法。通过方案设计,必须确保只有目标生物受到影响,而且要让它们无法适应或演化出抵抗能力。我们需要某种使它们“自我毁灭”的方法,即目标物种在无意间导致了自己的死亡。这样的事情有可能吗?

  有可能,而且已经在做了。新世界螺旋蝇(学名:Cochliomyia hominivorax)是一种寄生蝇,其蛆虫会寄生在哺乳动物的健康组织上。人类也是这种寄生蝇的寄主,但受害更严重的是牛,被寄生的牛会在10天内死亡。20世纪50年代,美国一年因新世界螺旋蝇造成的经济损失超过2亿美元。事情已经到了刻不容缓的地步,但杀虫剂并不奏效。科学家对新世界螺旋蝇进行了大量研究,包括一项耗资25万美元、部分关于新世界螺旋蝇性行为的研究。这项研究遭到许多美国参议员的责难,认为纯粹是浪费纳税人的钱。不过,这些参议员很快就乖乖地收回前言,认错道歉。科学家发现,雌性新世界螺旋蝇其实是单配的,即一生中只交配一次。研究者爱德华·尼普林(Edward Knipling)和雷蒙德·布什兰德(Raymond Bushland)推测,如果一只雌性新世界螺旋蝇与一只不育的雄性交配,那它的卵就将永远不会孵化;而由于雄性可以反复交配,因此一只不育雄性能使很多只雌性无法产生后代。因此,如果将足够多数量的不育雄性新世界螺旋蝇(不会对牛等牲畜带来影响,因为雄蝇不会吸血或产卵)“倾泻”到生态系统中,就能立刻缩小下一代的种群规模。这一过程可以反复进行多次,直到最终每只雌蝇都与不育雄蝇交配,到了那个时候,整个种群就会永远消灭了。

  在20世纪50年代的实验室中,科学家使用X射线(后来是伽马射线和其他技术)对新世界螺旋蝇进行了昆虫节育技术(sterile insect technique,SIT)的试验。他们用碎肉大规模培养雄蝇,然后用射线照射,强度足以使它们不育,同时又不会太虚弱,以至于无法与正常雄蝇竞争。长话短说,这种方法奏效了。通过每隔几星期一次地大量释放这种不育雄蝇,科学家成功地消灭了美国的新世界螺旋蝇,接着是墨西哥,然后继续向南,最终北美洲和中美洲都再也见不到这种寄生蝇的踪迹。1988年,新世界螺旋蝇被意外地带入了利比亚,而就在1990年12月,该国就引入了不育雄蝇,并在不到一年的时间里就根除了这种寄生蝇。如今在巴拿马,不育雄蝇还会被定期投放,以建立一堵生物墙,阻挡从南方飞来的任何雌蝇。这些措施仅为美国畜牧业就节省了超过200亿美元,这个数字还在不断增加。研究的作者因此获得了1992年的世界粮食奖(World Food Prize),该成果也被誉为“(20)世纪最伟大的昆虫学成就”。

  对于安全消灭疾病媒介蚊,昆虫节育技术的原理是很可取的,因为其不会对环境造成其他影响,除了会目标物种本身的消失;而且,这种方法一次只会作用在一个物种上,对埃及伊蚊的昆虫节育技术不会对撮毛伊蚊有任何影响,更不用说其他属的蚊子,以及其他昆虫、哺乳动物或人类。许多蚊子种类的雌性也是单配的,因此理论上也可以应用昆虫节育技术。此外,由于只有植食性的雄性被释放,因此就算在一个地方释放数十亿只这样的蚊子,也不会使人群被多叮咬一口。非洲的部分地区已经成功应用昆虫节育技术治理了舌蝇(Glossina spp。,能传播非洲人类锥虫病,即昏睡病或嗜睡病),但在其他地方,这样的尝试多以失败告终。在美国佛罗里达州治理四斑按蚊(学名:Anopheles quadrimaculatus)的过程中,尽管花了接近一年的时间,但依然没有任何效果,因为投放的不育雄性竞争不过正常的个体,没有交配的机会。在加利福尼亚州治理跗斑库蚊(Culex tarsalis)的过程中,也发生了同样的情况。这种技术存在的问题是,辐射会使蚊子变得虚弱,而且(或者)缩短它们的寿命,因此无法吸引雌性。并不是所有的昆虫都会对射线照射反应良好,这也限制了昆虫节育技术的使用。

  还有一种策略是“胞质不亲和性”(cytoplasmic incompatability),听起来比它本身还复杂。该方法不用辐射,而是用一种名为“沃尔巴克氏体”(Wolbachia)的细菌感染蚊子。这种细菌能感染节肢动物,包括很大部分昆虫,以及一些线虫。它们能生活在昆虫细胞内部,包括卵细胞和精细胞。当被沃尔巴克氏体感染的精子与未受感染的卵子结合时,合子将无法存活。效果保证。1967年,缅甸的奥波市就是利用这种方法,在9个星期内成功消灭了致倦库蚊(学名:Culex quinquefasciatus)。然而,当野生蚊子同样被沃尔巴克氏体感染时,这种方法就会失效:如果卵子和精子都被同一菌株感染,或者卵子被感染而精子未被感染,那它们结合而成的合子就会存活,并长成新的雄性和雌性,后者的卵子同样对沃尔巴克氏体免疫。另一方面,在实验室中高密度培育被感染的蚊子还存在很大的问题:对冈比亚疟蚊的研究显示,那些以高密度培育出来的个体很难竞争过低密度培育或自然密度下成长的个体。投放所用的蚊子需要大量且廉价地培育出来,但如果把成本压得太低,它们就可能无法与野生雄性展开竞争,并将最终失败。

  还存在另一个问题:由于我们不希望释放吸血的雌蚊,因此节育技术也好,其他方法也好,我们都需要在实验室培育的蚊子被释放之前,以某种方式将其中的雌蚊清除掉。不幸的是,蚊子中的性别比例为50/50,因此有必要想出一种分隔雄性和雌性的方法。科学家一开始所用的方法简直不能再原始了:雄蚊和雌蚊的蛹在颜色和大小上有细微的区别,因此可以用人工或带有过滤器的机器将它们分拣出来,确保只有雄蚊被送去用射线照射,然后释放。令人郁闷的是,这种筛选方式对疟蚊属无效,因为二者的蛹大小相同。甚至在这一步之前,许多金钱也是白白花掉的,因为实验室里的雄蚊和雌蚊都消耗同样多的资源。可以这么说,在昆虫节育项目中,只有不到一半的昆虫会最终被释放,实际的投入是理论上投入的两倍。如果想在全球范围内采用昆虫节育技术消灭媒介蚊,我们需要释放数量极为庞大的不育雄蚊,高昂的成本将是必须考虑的问题。

  有没有什么方法可以确保只培育雄蚊,或者提前把不必要的雌蚊先杀死呢?有,使用“遗传性别品系”(genetic sexing strains,GSS)。这是一种用了很久的技术,原理是将一个显性的选择标记——使持有者能够在致命条件下存活下来的某个基因——连接到雄性的性染色体上。一个成功的例子是名副其实的“MACHO”(西班牙语中健壮男子的意思):一个在雄性染色体上具有抗杀虫剂基因的白魔按蚊(学名:Anopheles albimanus)品系。蚊子通常具有和人类一样的XY型性染色体,只有雄性具有一条Y染色体。当用杀虫剂处理一堆MACHO的卵时,可以杀死99.9%的雌性。20世纪70年代晚期,在萨尔瓦多,这一方法确保了每天可以投放100万只雄蚊用于控制野生蚊子的数量。这场清除行动几乎成功,直到其他国家的蚊子又迁移了过来。无论最后我们选择了哪一种技术,都应该能够普及到世界范围。尽管有接近成功的前例,但遗传性别品系技术仍然没有解决辐射会导致许多雄蚊竞争力下降的问题。

  最新的一项技术完全跳过了辐射。该技术被称为“RIDL”,是“昆虫显性致死释放技术”(Release of Insects carrying Dominant Lethals)的缩写,由昆虫学家卢克·阿尔菲(Luke Alphey)发明。RIDL技术中,雄蚊不必接受辐射照射,因此它们和野生的雄蚊一样健康,一样富有竞争力,但也同样是可育的。不过,它们体内携带着一个致命的基因,能导致幼虫后代在长到吸血成虫之前死亡。目前RIDL技术涉及的一种基因被称为“tTAV”(tetracycline repressible activator variant,四环素可抑制活化剂变体),能产生一种有毒蛋白质,阻塞昆虫细胞内的细胞器活动,使其他基因无法激活,从而导致昆虫死亡。这种技术只在蚊子自身的细胞内起作用,所产生的蛋白质在被其他动物摄食后会被消化降解,从而对任何捕食被改造蚊子及其幼虫的动物没有任何伤害。这是一个完全无毒的体系。“但是等一下,那这些蚊子在实验室里是怎么长到成体的?”也许你会这么问。答案是四环素(Tetracycline),这种常见的抗生素同时也是tTAV的解毒剂。在实验室培育中,研究者会用四环素喂食雄蚊,使它们得以发育为成体,但是到了野外,它们和它们的后代就没有活路了。目前,美国南部和南美洲正在使用RIDL技术对抗蚊子,并且已经使传播登革热的蚊子数量大幅下降;巴西也正在使用该技术阻止寨卡病毒的蔓延。

  目前科学家还开发了一种应对地中海实蝇(学名:Ceratitis capitata)的新技术,未来或许也能用于媒介蚊的防治。这是一种雌性特异性的RIDL技术,其原理是:雄性携带的一个基因能产生某种蛋白,在没有解毒剂的情况下,这种蛋白只会杀死雌性。在该体系中,雌性与被改造的雄性交配之后,会产下完全可育的卵,但其中的雌性后代会在幼虫时期死亡,只有雄性后代能存活到成体。这些雄性携带着被改造的基因,继续与数量变得更少的雌性交配。通过这种方法,人们只要释放一次雄性,就可以引发目标种群中的连锁反应,使其数量逐代减少。

  RIDL是一种神奇的策略,对环境或非目标生物没有任何有害影响,甚至能使人们不必与辐射打交道。不过,由于该技术涉及到基因改造,也就是说改造后的蚊子本质上是转基因动物,这也就意味着有一些“惯犯”会努力尝试阻止它们,有的甚至散布起相当有想象力的谎言,而媒体则往往没有能力分辨事实和谎言,或者根本就不感兴趣。大部分故事担心蚊子释放之后会到处乱飞,并叮咬当地居民。有些文章则宣称这些蚊子是在给人类接种对抗疾病的疫苗,如果真是这样的话就太妙了,可惜并不是。还有的人宣称被这些蚊子叮咬之后会让人变异,这同样是够荒谬的。一些人甚至宣称新生儿小头畸形并不是由寨卡病毒引起的,而是因为那些被释放出来的蚊子,并称这种病是“松散基因综合症”。这种疾病当然是不存在的,而且在生物学上也不可能;事实上,这些人之所以否认真实存在的、由寨卡病毒导致的新生儿小头畸形问题,是为了恐吓人们远离转基因,并更好地销售他们的高价有机产品。这是对真正人类痛苦的无耻利用。幸运的是,你现在将了解一个非常重要的事实:雄性蚊子不会叮人——这几乎可以用来反驳上述所有关于昆虫投放的荒谬描述。雄蚊不会吸血,实际上还会避开人类;而由于投放的只有雄蚊,因此认为被投放昆虫会伤害人类的观点完全是无稽之谈。

  这些技术是否意味着我们能够一劳永逸地摆脱杀虫剂?还没到那个程度。请记住,昆虫节育技术和RIDL都要求释放的雄蚊要远多于野生雄蚊。无论我们培养不育或基因改造雄蚊的效率有多高,只要野生种群的数量过多,那这些技术就永远不能发挥实际作用。相反地,我们需要先用杀虫剂把野外种群的数量降下来,降到一定阈值时,才能使昆虫节育技术和RIDL奏效。此外,如果我们想让整个星球摆脱这些物种,那雄蚊的投放就必须覆盖它们的整个分布范围,而这意味着无比广阔的空间。当然,有进步就是好的,即使无法消灭世界上所有的疾病媒介蚊,我们也已经使全世界范围内蚊媒疾病的死亡率大幅下降。

  不过,再等一下!有一种技术,不仅能在完全不伤害携带者和环境的情况下消灭病原体,而且不需要投放或培育昆虫。首先,让我介绍一下查加斯病(又称美洲锥虫病),由美洲锥虫(学名:Trypanosoma cruzi)引起的一种疾病。美洲锥虫的携带者是锥蝽(锥蝽亚科Triatominae的物种),其中最厉害的两个物种是骚扰锥蝽(学名:Triatoma infestans)和长红锥蝽(学名:Rhodnius prolixus)。锥蝽又被称为“亲吻虫”,因为它们喜欢叮咬人类嘴巴附近的区域吸食血液。它们还有一种令人不适的习惯——吃饱之后就开始排泄。而且,当被叮咬的人抓伤口的时候,会把它们的粪便弄进伤口里,造成感染。查加斯病会带来一些可能致命的症状,比如心室扩大。科学家在锥蝽身上进行过昆虫节育技术的尝试,但后来又有了新的防控策略——转基因共生菌(paratransgenesis)。与对昆虫进行基因改造,使其产生某种蛋白质(转基因)不同,这种新技术是对昆虫体内的共生微生物进行基因改造。以长红锥蝽为例,这种昆虫的体内都具有一种共生细菌——椿象红球菌(学名:Rhodococcus rhodnii),为它们制造维生素,以及其他从血液为主的食物中无法获得的物质。对细菌进行基因改造比较容易,因此科学家开发出了能产生有毒蛋白质(对美洲锥虫而言)的转基因共生体。如果用改造过的椿象红球菌喂食长红锥蝽,后者就会对美洲锥虫免疫,不再成为传播载体。细菌还可以很容易地大量培养,从而省略了昆虫投放的问题。最棒的是,受到感染的锥蝽成虫会将转基因共生菌传递给后代:锥蝽幼虫经常以成虫的粪便为食,从而将椿象红球菌摄入体内(这种细菌无法在我们人类的血管里存活,因此既不会伤害我们,也不会带来什么好处)。这种新技术相当有前景,把含有转基因椿象红球菌的锥蝽粪便投放到美洲锥虫肆虐的地方,最终的结果就是这些寄生虫被完全消灭,而锥蝽安然无恙,整个生态系统也完全不会受到影响。转基因共生菌技术或许还能用在其他地方,科学家正致力于开发适用其他物种的转基因共生菌,比如利用一种基因改造的真菌使疟蚊对疟原虫免疫。

  到这里,你应该已经对是否应该把某个蚊子物种消灭,以及这么做是否可行有清晰的概念了。如果你对另一些昆虫,比如臭虫、蟑螂等也有类似的问题,或许你可以尝试自己来回答一下。你可以问自己:这类昆虫中有哪些物种是真的有害?昆虫节育技术(SIT)是否可行?有没有其他应对相关疾病的方法?如果你对这样的问题感兴趣,可以考虑一下从事医学昆虫学、流行病学、遗传学或(理所当然的)医学等领域的工作,或许我提到的那个诺贝尔奖有朝一日就会属于你。

  与此同时我们应该做什么?

  在全球范围内根除疾病媒介蚊,无论能否做到,也无论是不是一个好主意,都与现实有很长的距离。在那之前,最好的方法是做到局部根除。如果你有一片小池塘,放一些金鱼、锦鲤或孔雀鱼进去吃蚊子幼虫,没必要一定要用食蚊鱼。杀虫剂是另一个不那么理想的选项,因为那些有益的昆虫也会被杀死。不过在紧急情况下也可以酌情使用,比如目前在巴西就使用杀虫剂来对抗寨卡病毒……当然,并不是这些化学药品导致了新生儿小头畸形——无论阴谋论者怎么说,这样的说法都是完全没有被证实的。目前所用的杀虫剂中大多数都是对人体无毒的。

  对于在容器积水中孳生的蚊子,要经常清理容器或者把水排干。注意任何能积蓄雨水的地方,从喂食动物的小碗到花瓶,从旧轮胎到塑料袋或帆布。从这些角落里孳生的蚊子最先叮咬的就是你,因此你所做的一切,都是在为保障公众健康做贡献。最重要的是,这是在保护你自己。当你深入某种蚊媒疾病肆虐的地方时,记得在皮肤或衣物上喷洒防虫喷雾,并在睡觉时挂起蚊帐。对儿童来说,蚊帐的作用非常重要,因为他们在感染疟疾等疾病时症状最为严重。

  想要知道更多信息,可以咨询你当地的传染病媒介防治机构或蚊虫治理的地方网站,也可以咨询当地的专业人士,听取他们对本地区蚊虫防治的建议。你也可以在美国疾病防控中心或美国国家过敏和传染病研究所的网站上了解到与蚊子或其他昆虫为媒介的疾病信息。

 

原文链接:

https://www.quora.com/profile/Matan-Shelomi/Posts/Mosquitoes-Can-we-get-rid-of-them-and-what-would-happen-if-we-did

鲸类战争:自然界最令人敬畏的掠食者

有关鲸的文学作品,最有名的当属赫尔曼·梅尔维尔的《白鲸记》(Moby Dick)。其实,里面那头名为莫比·迪克的鲸并非白鲸,而是一头白色抹香鲸。下面这篇文字来自英国作家菲利普·霍尔(Philip Hoare),他曾经在斯里兰卡海域目睹了一场海洋巨兽之间的战斗,壮观的场面令他震撼,并且心有余悸。
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虎鲸行动极其灵活,以群体形式捕猎,攻击时速可达每小时近50公里,用近8厘米长的牙齿撕碎猎物。虎鲸行动极其灵活,以群体形式捕猎,攻击时速可达每小时近50公里,用近8厘米长的牙齿撕碎猎物。
抹香鲸智力超群,并且拥有强有力的尾巴,瞬间就可以给虎鲸沉重一击。抹香鲸智力超群,并且拥有强有力的尾巴,瞬间就可以给虎鲸沉重一击。

 

  过去17年来,我一直在研究和描写鲸类,与它们同游,靠近它们身边。但是,那一天,我看到一群虎鲸(大约25头)向一群抹香鲸(大约30头)发起了一场血腥的攻击,我这么多年来所经历的一切都无法与当时摄人心魄、无比壮观的场面相提并论。

  虎鲸,又称逆戟鲸,或许是地球上最伟大、最狡猾,也最有组织性的掠食者。它们行动极其灵活,以群体形式捕猎,攻击时速可达每小时近50公里,用近8厘米长的牙齿撕碎猎物。

  不过抹香鲸也不是容易捕杀的猎物。它们能长到20米以上,重量超过60吨。它们智力超群,并且拥有强有力的尾巴,瞬间就可以给虎鲸沉重一击。

  这是真正的海洋巨兽之战:双方激烈厮杀,海面被激烈拍打产生的白色水花覆盖。这场大战也让我目瞪口呆,并陷入死亡的危险。

这场海洋巨兽之间的战斗发生在斯里兰卡以西海域的一个国家海洋保护区。这场海洋巨兽之间的战斗发生在斯里兰卡以西海域的一个国家海洋保护区。
处于危险中的抹香鲸发出声呐信号寻求帮助处于危险中的抹香鲸发出声呐信号寻求帮助
 

  战斗发生在斯里兰卡以西海域的一个国家海洋保护区。在特殊许可下,我们得以在大战前的一星期中巡逻那片海域。一开始,那里的一切仿佛是伊甸园中的场景,海豚跃出水面,海龟在交配,海面上不时有飞鱼和鱿鱼飞过。

  离开沙滩后才过了半小时,我们就看到了抹香鲸的独特喷气。它们曾经是世界海洋中被人类捕杀最多的鲸类。

  渐渐地,喷气多了起来:10,15,20。最终,与我们同行的科学家Ranil Nanayakkara估计了一下,大约140头世界上体型最大的掠食者正聚集在这片温暖、清澈的蓝色海域。

  当我和摄影师兼制片人安德鲁·萨顿(Andrew Sutton)潜到海面以下,身处5头抹香鲸之间时,我们也明白了它们聚集的原因。

  它们大而圆的灰色脑袋在热带阳光下闪闪发光,不断伸出海面又潜回水中。有趣的是,它们游到了我们下方,背对着我们。它们的眼睛长在头部两侧,以这样的方式,它们可以在最好的角度观察我们。

  一头鲸来到了我们身边。它的眼睛——与一颗葡萄柚差不多大——以强烈的好奇心看着我,似乎是在说,“你在这里做什么?”我感到,能与这些鲸分享这片海水实在是无与伦比的荣幸。而且,我们还有点打扰到它们的生活!它们的心思放在其他事情上。这些动物正在对春天做出回应,开始交配,互相在对方身上翻滚,抚摸鳍肢和尾巴。

  然而,回到船上之后,我们注意到它们的行为迅速出现变化。一大群雄鲸聚集在一起,以很快的速度朝某个方向游去——远离我们,游向北方。

  我们开船跟了过去。我们推测,它们之所以如此集结,可能是为了进行一场世界上最大型的动物狂欢。虽然船的速度很快,但我们也只能勉强跟上它们。

  其他的鲸被远远抛在背后,并且散得很开。与此同时,这群“抢跑”的鲸放慢了速度,加入了另一个巨大的鲸群,并尽可能彼此靠近——大约30头巨兽像圆木一样漂在海面上。

  我看到有更尖的背鳍出现,游弋在这些抹香鲸周围。“海豚,”我喊道。

  通常情况下,海豚与它们的大型表亲互动活跃。有时候,如果抹香鲸刚刚结束一场深潜捕猎,海豚们还会希望获得一些可口的食物。

  安德鲁和我又跳下水。但这一次我们犯了一个错误,而这可能是一个致命的错误。

  这些背鳍并不属于一般的海豚,而是属于虎鲸。海洋之狼。这群虎鲸有25头以上,在抹香鲸群周围游来游去,似乎是要把它们围拢在一起。

  这些杀手开始攻击抹香鲸。我看到好像是血液的东西涌到水中。毫无疑问,这里根本没有人类存在的空间。

  虎鲸尖锐的捕猎啸声和抹香鲸深沉的喀呖声混杂在一起。二者陷入了一场宏大的战斗。这真的非常令人恐惧。

  安德鲁并不是一个很容易被吓到的人。他身高6英尺2英寸(约合1.88米),有25年的潜水经验。但是此时他呼喊着:“到水面上去!马上!”

  我抓住他强健的肩膀,眼前的场景既令我着迷,又让我恐惧,几乎使我不能动弹。

  短短一秒钟之后,我们开始拼了命地游起来——一头鲸就追在我们身后。

  它是在送别我们?或者它准备咬我们?至今还没有虎鲸在大海中攻击人类的记录,但凡事总有第一次。我们爬到了船上。在接下来一个小时以及更长时间里,我们一直站在那里,身边是团队其他成员,就站在小小的船里,看着海面上发生的一切。

  很显然,那些离开原先群体的抹香鲸对那些身处险境,并且发出紧急声呐信号的同伴做出了回应。它们作为代表去应对这场危机——甚至可能是作为诱饵,吸引虎鲸的攻击,使留在原地的其他抹香鲸得以逃生。

抹香鲸组成了新的队形,头朝内围成一圈,凶狠有力的尾巴朝外抹香鲸组成了新的队形,头朝内围成一圈,凶狠有力的尾巴朝外
面对如此有灵性的动物,我们总是很难不去赋予它们类似人类的感情。面对如此有灵性的动物,我们总是很难不去赋予它们类似人类的感情。
 

  我们看着虎鲸的背鳍在这群勇敢的抹香鲸周围转了一圈又一圈,然后潜入它们中间,试图把较小的个体和幼年抹香鲸从群体里分开。抹香鲸群中央的海水变成了白色,因为它们开始使用自己最为致命的武器:尾巴。

  它们的身体有三分之二是肌肉,它们能挥舞巨大的尾巴——宽度相当于汽车的长度——给袭击者以沉重一击。在古老的捕鲸岁月中,这些尾巴被称为“上帝之手”,因为它们能把人类直接拍到来世。

  这是自然界最为原始的一面:生与死的搏斗。抹香鲸保卫着它们之中最脆弱的成员,而虎鲸则希望喂饱自己的家族。

  我开始感性起来。看到两个物种的美以如此多的数量汇集在一起,而又在即将到来的屠杀中被完全摧毁。虎鲸又被称为杀手鲸,因为它们会杀死鲸类——并且经常会攻击抹香鲸,尽管体型只有后者的三分之一。

  虎鲸的攻击残酷无情。它们一次又一次冲入鲸群,试图突破抹香鲸用肉体筑成的长城。抹香鲸也有自己的策略。一种新的战术。它们组成了新的队形,头朝内围成一圈,凶狠有力的尾巴朝外——就像西部电影里的马车队。这个圆圈英勇地坚守了一段时间,但随着虎鲸穿入它们中间,抹香鲸的圆圈开始断开,它们似乎又回到了横向的队列,它们巨大的嘴和动物界中最大的牙齿不断开合。

  我屏住呼吸。这些虎鲸是否即将宣布自己的战利品?它们似乎已经将抹香鲸拖垮了。

  我无法忍受。眼泪几乎要夺眶而出。我朝约瑟夫(Joseph),我们的船长,以及大副马努拉(Manura)呼喊,让他们调转船头。我担心我们参与到这场虎鲸的攻击之中,并阻挡抹香鲸的逃生路线。

  我很快意识到自己错得离谱。事实上,这些巨兽已经开始利用我们的船作为障碍物,抵挡虎鲸残酷无情的攻击。它们横卧在我们旁边,靠近船的边缘。我们变成了一堵防御墙。

  这些动物拥有地球上最大的大脑。它们像虎鲸一样具有高度社会性和组织性。它们通常非常平静;几乎可以说是羞怯。

  但是,在必要的时候,它们也会运用自己的聪明才智。而它们的策略似乎奏效了。

  慢慢地,虎鲸的攻击开始放缓。那些巨大的雄性抹香鲸拥有厚达5厘米的皮下脂肪层——像铠甲一样,但这也无法抵挡虎鲸尖利牙齿的撕咬。外围的抹香鲸甚至似乎准备牺牲自己来挽救其他同伴的生命。它们奋力挥舞巨大的、肌肉发达的尾部,连续拍打水面,同时排出大量的红色粪便,以分散虎鲸的注意力,使后者不知所措。

  它们的转身充满力量,它们的毅力加上忠诚,造就了终极的防御效果。虎鲸似乎意识到自己可能处于危险之中,它们试图捕猎的抹香鲸也有着致命的力量。

  我们全都兴奋起来,呼喊着,咒骂着,肾上腺素在我们体内飙升。当虎鲸开始离开的时候我感到巨大的解脱,似乎这场无与伦比的演出就要结束了。

  我们开始返航,几乎是在祝贺自己在拯救抹香鲸的过程中助了一臂之力。但是,随着我们的离开,我们看到虎鲸又冒出头来——这回是它们在用尾巴拍打水面。

  它们如果不是在嬉戏,就是在发泄着不满。

  接着它们转过身来,开始在我们周围绕圈。一圈又一圈。绕着我们的船,或者游到船下。这艘5.8米的船与它们相形见绌。突然间,我们变得如此脆弱,就像刚刚远离我们的抹香鲸一样。

  面对如此有灵性的动物,我们总是很难不去赋予它们类似人类的感情。然而,这些虎鲸似乎打定主意要向我们复仇。有人说了一句电影《大白鲨》里的经典台词:“我们需要一艘更大的船。”这话现在可没有半点说笑的意思。

  我们看着,惊叹着,感到孤立无援。它们成对游动,然后变成三头、四头一起游动,先远离我们的船,然后又不断地靠近我们。它们到底要做什么?

  突然间,它们似乎失去了兴趣。这群虎鲸绕着我们游了最后一圈,然后就消失了。我们放松了下来。

  放松得太早了。我的视线越过Ranil的肩膀,看到了它们。5头虎鲸,排成一列,直接扑向船的侧面。这是一个故意而且非常富有侵略性的举动。

  还记得大卫·爱登堡的《冰冻星球》中一群虎鲸合作把海水推向浮冰,将一只海豹冲到水里的画面吗?没错,这群虎鲸就是在尝试对我们这么做。

  在水里的时候我也曾害怕过,但那种害怕不及此时的一半。

  接着,在最后一分钟,它们潜到了船的下方。全都下去了。为什么?我不知道。或许它们在利用我们来教导年轻虎鲸如何捕猎,而现在课上完了。

  这时我们才意识到,刚刚经历了一次多么幸运的死里逃生。随着最后一头虎鲸与我们已有相当远的距离,Ranil想起了他的水听器——用来在水中记录鲸的声音。他把水听器拉上来,发现已经被咬得面目全非。

原文:http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4351544/Whales-war-battle-awesome-predators.html#ixzz4cW0gn8IV

现实世界中的可怕僵尸

原来不仅动物界中有僵尸,植物界也有僵尸,而且更加彻底,更加惊悚

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        一些真菌、病毒和细菌演化出了一种令人脊背发凉的传播方式:将宿主变成毫无自主意识的僵尸。

  在小说、影视剧中,僵尸给我们的印象是行为凶猛、生吃人肉的半人半尸。这样的场景或许永远也不会成真,但是在自然界中,有许多动物和植物也会变成类似的“僵尸”。有时候现实会比想象更令人恐惧。

  有些动物在受到微生物或寄生虫感染之后,行为会发生巨大改变,这可能会让一些人感到非常不适,但事实上,这可以说是一种十分“完善”的自然行为。我们甚至还可以找到4800万年前僵尸蚂蚁的化石证据,它们被感染后的形体在树叶上留下了明显的痕迹。

  以下,就让我们来盘点一些比小说情节更加可怕的真实“僵尸”。

  僵尸蚂蚁

被偏侧蛇虫草菌(学名:Ophiocordyceps unilateralis)感染的弓背蚁被偏侧蛇虫草菌(学名:Ophiocordyceps unilateralis)感染的弓背蚁
被蛇形虫草属真菌感染,已经死亡的蚂蚁(学名:Formicidae sp.)被蛇形虫草属真菌感染,已经死亡的蚂蚁(学名:Formicidae sp.)

  几年前,马特·费舍尔(Matt Fisher)在法属圭亚那的茂密丛林中进行夜间科考巡查时,遇见了一个可怕的场景。“我们发现了被真菌感染的昆虫尸体,紧紧抱住植物高处,可怕的子实体从它们的头部穿出来,”他回忆道。

  作为伦敦帝国学院的真菌流行病学家,马特·费舍尔马上就明白了眼前发生了什么。这些都是“僵尸”蚂蚁,被寄生的真菌控制了身体和神经系统,使它们爬到植物高处并一动不动。在它们死亡的时候,真菌孢子会从树上抛洒下来,感染下面路过的蚂蚁,使真菌传播到更远的地方。

  在小说和影视剧中,被僵尸咬过的人也会变成僵尸,而这些蚂蚁也会“致命一咬”,只不过是为了固定在植物上。有时候,这也是它们的“最后一咬”,在紧紧咬住叶脉之后随即死去。

  能引起这种行为的真菌属于蛇形虫草属(Ophiocordyceps)。根据真菌物种的不同,受到感染的蚂蚁会无意识地爬到适宜真菌生长的特定环境,再感染其他蚂蚁。

  这其中最著名的或许要属偏侧蛇虫草菌(学名:Ophiocordyceps unilateralis),它们能驱使宿主爬到树叶下方结束自己的生命。另一种学名为Ophiocordyceps australis的真菌在感染蚂蚁之后,则会使后者死在树林地面的落叶之中。

  对于比自己复杂得多的生物体,这些真菌是如何产生影响的呢?要解答这个问题并不容易。大卫·休斯(David Hughes)、哈里·伊文斯(Harry Evans)及他们的同事对虫草属(cordyceps)真菌进行了数十年研究,希望找出这一问题的答案。他们发现,不同的蛇形虫草属真菌已经针对不同宿主蚂蚁的生活史周期,演化出不同的寄生策略。这是“一个令人惊叹的共同演化例证,”伊文斯说道。

  在2016年的一篇文章中,伊文斯等人解释称,真菌很可能利用一系列的酶来改变宿主蚂蚁体内的反应过程。打个比方,这些酶可能改变了某些基因的表达,进而影响蚂蚁的行为。有研究已经发现,一旦“僵尸化”,蚂蚁的肌肉组织会逐渐分解。

  宿主蚂蚁的神经系统也可能受到了直接操控,而对神经递质或类似多巴胺等“化学信使”的控制也会改变蚂蚁的行为。然而,科学家对这些相互作用并没有完全了解。唯一确定的是,更多的真菌-昆虫僵尸还在不断被发现。“我们接下去想解决的问题是:同样的事情会不会发生在蜘蛛身上,”伊文斯说,“看起来答案将是:是的,确实会这样。”

  如今这些真实的僵尸甚至还会影响小说故事中的僵尸形象。随着虫草属真菌的知名度越来越高,它们已经启发了一些关于“不死者”的现代传说。在一些小说和视频游戏中,人类变成僵尸不再是因为感染僵尸病毒,而是被真菌寄生。

  僵尸寄生虫

  当两个生物体发生直接相互作用并生活在一起时,这种现象被称为“共生”。寄生虫与宿主之间也属于共生关系。在昆虫世界中,这样的例子不胜枚举。

  比如,刻绒茧蜂属(Glyptapanteles)的物种会将卵产在毛毛虫的体内。在这些卵孵化之后,幼虫会以宿主毛毛虫的体液为食,并最终从毛毛虫体表钻出来,在附近结成一个茧。不过,此时这些在寄生过程中受到严重损伤的毛毛虫依然活着,并且像“僵尸保镖”一样,通过甩动头部来赶走靠近的其他昆虫。研究这一现象的科学家发现,当僵尸毛毛虫在场的时候,靠近蜂茧的掠食者数量下降了一半,这对刻绒茧蜂来说毫无疑问是巨大的生存优势。

体型微小的寄生蜂Euderus set体型微小的寄生蜂Euderus set

  刻绒茧蜂属于拟寄生物(parasitoid),即在幼虫期寄生在宿主体内,后期将宿主杀死,成虫营自由生活的生物。在寄生蜂中,有许多“拟寄生”关系的例子。

  凯利·韦纳史密斯(Kelly Weinersmith)是美国莱斯大学的生态学家。2017年初,他对一种学名为Euderus set的寄生蜂进行了研究。这种寄生蜂会等待其他种类的蜂在植物表面造成虫瘿——植物体上由于昆虫产卵寄生而引起的异常发育组织。韦纳史密斯的同事斯科特·伊根(Scott Egan)在一次户外家庭散步时发现了一个非同寻常的虫瘿。这个虫瘿是由一种学名为Basettia pallida的蜂所刺激形成的。

Bassettia pallida死在自己挖开的洞口中Bassettia pallida死在自己挖开的洞口中
Bassettia pallida是一种寄生在橡树上的蜂类,其本身又会被另一种新发现的寄生蜂discovered wasp寄生  Bassettia pallida是一种寄生在橡树上的蜂类,其本身又会被另一种新发现的寄生蜂discovered wasp寄生

  通常情况下,Basettia pallida会把卵产在虫瘿内,孵化出来的幼虫长成之后,会挖开一个洞,从虫瘿里面飞出来。然而,当寄生蜂Euderus set介入之后,Basettia pallida的命运就不那么美好了。Euderus set也会将卵产在虫瘿里。

  “我们不知道其中的机制是什么,但这种寄生蜂能让先来的蜂挖开一个出口,”韦纳史密斯说,“但这个洞口要比正常情况小一些,这些蜂(Basettia pallida)不仅出不去,还会卡在洞口,最后死掉。”Euderus set幼虫会吃掉被卡住而死亡的Basettia pallida,使自己发育长大。“当发育完成之后,他会从宿主的头部爬出来,”韦纳史密斯说道。

  所以,寄生虫招来了寄生虫。第一种蜂,寄生在树上的Basettia pallida,变成了某种自杀性的僵尸,并为寄生蜂Euderus set提供食物。韦纳史密斯称,这两种蜂类的寄生方式,前一种受制于后一种,可以说是非常罕见的“超操控”现象。

  性僵尸

  如果僵尸就是行为发生巨大变化,以利于寄生者生存的生物,那我们还可以在韩国找到另一个可怕的例子。这个例子的主角是东北雨蛙(学名:Hyla japonica,又称日本雨蛙)。2016年3月,首尔大学的布鲁斯·瓦尔德曼(Bruce Waldman)和学生Deuknam An发表了一篇论文,展示了蛙壶菌(学名:Batrachochytrium dendrobatidis)对东北雨蛙令人瞠目结舌的行为操控能力。

  蛙壶菌是许多蛙类的严重威胁,但是当东北雨蛙种群被这种真菌感染之后,它们似乎并不会突然就大规模死亡。瓦尔德曼等人分析了42只雄性东北雨蛙的求偶鸣叫,发现其中9只感染蛙壶菌的个体具有更快、更久的叫声——使它们在潜在交配对象眼中变得更有吸引力。

东北雨蛙在感染蛙壶菌之后会改变求偶叫声东北雨蛙在感染蛙壶菌之后会改变求偶叫声

  论文发表之后,瓦尔德曼和他的团队又对当地健康东北雨蛙的叫声进行了录音,然后把它们带回实验室研究。在这些个体感染蛙壶菌之后,研究者再次进行了录音。在另一个实验组中,东北雨蛙在感染蛙壶菌后又接受了治疗,它们的叫声变化也被记录了下来。结果发现,蛙壶菌感染直接导致了两组东北雨蛙的叫声变化。

  “不过,我们还是不能确定这些叫声差异是真菌操纵宿主的结果,”瓦尔德曼说道。换句话说,这种变化或许是真菌感染在东北雨蛙体内引起的其他化学反应导致的。对此马特·费舍尔表示,这些蛙类可能本质上变成了某种“性僵尸”,其感染后与配偶的互动只是为了增加真菌传播的机会。“当然,这还不是一个被证实的假说,但数据相当有力,”费舍尔说道。

  变异僵尸植物

  或许自然界中最令人惊奇的僵尸例子不是行为变得诡异的动物,而是某些发生变异的植物。

  英国约翰英纳斯研究中心(John Innes Centre)的Saskia Hogenhout及其同事发现,一类被称为“植原体”(phytoplasma)的细菌会将无助的植物转变为僵尸。他们在2014年发表了这一研究结果。

  这类细菌的传播需要借助一些吸食植物汁液的昆虫,比如叶蝉。然而,为了吸引这些病原体运输工具,受感染的植物首先必须接受细菌的驱使。“这些寄生细菌似乎完全掌控了植物,” Hogenhout说道。

叶蝉可以使细菌在植物之间传播叶蝉可以使细菌在植物之间传播
翠菊黄化植原体导致一枝黄花出现变叶病翠菊黄化植原体导致一枝黄花出现变叶病

  Hogenhout的团队发现,植原体会分泌一些改变植物内部分子过程的蛋白质。更确切地说,它们可以改变植物的转录因子——调控基因转录的蛋白质。只有在转录因子的作用下,植物才能长出叶、花、茎干等不同的部分。

  植原体的蛋白质侵入植物体内之后,取代了植物本身的蛋白质,使其开始发生形态的改变。植物的花开始变成绿色,本质上变成了叶。这种转变使植物对某些昆虫更有吸引力,而这些昆虫可以将植原体带到新的宿主植物上。“很显然,这种寄生方式介入了非常基本的植物生理过程,改变了植物的身份,而这正是僵尸的真正含义,”Hogenhout说,“它们获得了一个不同的身份。”

  僵尸植物是十分有趣的例子,因为植物本身最终并不会因感染植原体而死,而只是变成了传播细菌的有效工具。正如马里兰大学的生物学家乔恩·丁曼(Jon Dinman)所指出的,一些成功的“僵尸”式感染会让宿主一直活着。

  通常情况下,只有当生物体的“毒力”——伤害其他生物的能力——受到约束时,疾病才最有可能进行传播。这也正是这些僵尸植物身上所发生的事情。幸运的是,人类并不会受到这些植原体的感染。不过,对许多昆虫和其他生物来说,情况就不是这样了。全世界的森林中存在着无数的僵尸宿主,它们的身体和思维已经完全被寄生者扭曲。

原文:

http://www.bbc.com/earth/story/20170313-real-life-zombies-that-are-stranger-than-fiction

复活灭绝生物:选哪一种最合适?

真猛犸象的艺术想象图真猛犸象的艺术想象图
最后一只袋狼(学名:Thylacinus cynocephalus)死于1936年最后一只袋狼(学名:Thylacinus cynocephalus)死于1936年
一对渡渡鸟(学名:Raphus cucullatus)渡渡鸟(学名:Raphus cucullatus)

  复活灭绝动物或许很快就将成为现实,国际自然保护联盟(International Union for the Conservation of Nature,IUCN)已经在制定计划,鼓励对这项技术的合理使用。

  想象一下,当你踏上毛里求斯岛的土地时,渡渡鸟会一摇一摆地向你发出问候;或许,你更喜欢前往西伯利亚荒野,一睹猛犸象的雄伟身姿;要不然,去澳大利亚看看塔斯马尼亚虎,也就是袋狼,或者到新西兰寻找巨大的恐鸟。当然,这样的生态旅行目前都还无法实现,因为所有这些奇特生物都已经灭绝。

  或许不远的将来,我们可以见到复活的灭绝动物,科学家正在研究使它们重现世间的技术。很自然地,我们会将复活计划与那些最具有魅力的灭绝物种联系起来,谁会想到圣赫勒拿橄榄(学名:Nesiota elliptica)呢?或者巴拿马树蛙(学名:Ecnomiohyla rabborum)?后者的最后一位成员被称为“Toughie”,于2016年9月在美国乔治亚州的亚特兰大植物园去世,宣告了又一种两栖动物的灭绝。

  那么,你会如何选择复活哪一种灭绝生物呢?

  我们或许应该询问专家,但目前还找不到合适的人。科技发展还没有先进到能切实可行地复活灭绝物种。就目前而言,围绕在复活话题周围的大部分只是对着水晶球来预测未来。尽管如此,许多专业人士也对这种可能性展开了十分严肃的探讨。

  国际自然保护联盟的职责是评估每个物种的保育状态,他们很自信地认为,复活技术最终会成为一个很可行的选项。事实上,该组织还在2016年5月发表了一份非同寻常的文件,对如何管理正在灭绝的物种提出了指导意见。

  加拿大卡尔加里动物园的保育和科学主管阿克塞尔(Axel Moehrenschlager),以及新西兰奥塔哥大学的菲尔·塞登(Phil Seddon)参与起草了这份指南。他们都是“再引入”——将(活着的)生物引入它们曾经生活的景观中——领域的专家。毕竟,复活灭绝生物和生物再引入在概念上有一定的相似性。

  他们指出,复活灭绝生物的目标不应该是简单地培育出单独个体,供动物园进行展示。相反,复活灭绝生物应当被视为与现有再引入项目类似的过程:目标应该是产生具有遗传多样性、种群可以延续、生活在健全栖息地中的生物。

  2013年,一场有关复活灭绝生物的TEDx讨论激起了人们对这一问题的想象,也带来了更多的争论。在那之前,研究者主要关注的问题是这一技术能否实现。阿克塞尔说:“但我们(IUCN)要问的是,在什么样的条件下可以进行这样的工作,以及这对保育工作意味着什么?”

  “我们现在还有一段时间,可以让人们思考可能会遇到的复杂情况,”塞登说道。国际自然保护联盟并不十分支持复活计划。他们提前起草了这份指南,是为了在复活技术成为保育工作者的工具之后,能有与之配套的行为准则。即使是人们熟悉的物种,再引入原来的栖息地时也有种种不确定性;因此在考虑引入一个已经灭绝成千上万年的物种时,更不能忽略任何可能的风险。

  塞登称,将现有物种引入到它们已经消失很久的生境时,会遇到各种各样意想不到的结果。在一个生态系统中,每个物种都扮演着各自的角色。例如,食草动物可以使植被生长得到控制,而顶级掠食者又控制着猎物种群数量的稳定。

  “我们仍然秉持着生态系统功能性的观点,但我们也了解,某些物种比其他物种更不显得多余,”塞登说,“复活的灭绝动物可能会填补生态系统中的某些空白,或者发挥同样的功能。”这一概念与生态复位项目十分相似。阿克塞尔描述了在塞舌尔群岛和加勒比海岛屿中重新引入象龟的过程。这些象龟能发挥关键的食草功能,就像之前存在过的那些象龟物种一样。

巴拿马树蛙(学名:Ecnomiohyla rabborum)已经灭绝巴拿马树蛙(学名:Ecnomiohyla rabborum)已经灭绝
一只阿尔达布拉象龟(学名:Aldabrachelys gigantea)阿尔达布拉象龟(学名:Aldabrachelys gigantea)

  世界范围内的生态复位和再引入项目普遍遵循国际自然保护联盟的指南,以此决定引入的物种,以及这些物种应该去的地方。那么,是否可以利用类似的理论模板,选择一种灭绝物种进行复活呢?

  2014年,阿克塞尔和塞登提出了一个包含10个问题的筛选试验,希望找出可能的候选复活物种。这些问题涉及了灭绝的原因、栖息地需求,以及再引入时对环境的冲击和潜在风险。比如,我们是否知道该物种灭绝的原因,以及我们能否列出当前或未来引发其灭绝的因素?如果我们不知道它当初为什么灭绝,那在它复活之后要保护它不再灭绝几乎就是不可能的。

  对这一物种来说,现在是否还有合适的栖息地,未来这些栖息地是否会一直存在?为了回答这个问题,保护工作者需要了解候选物种对气候、物理空间和食物等方面的需求。

  最后,我们能否预测、缓解并控制复活物种所带来的冲击和潜在风险?再引入的物种可能会消灭生态系统中现有的成员,或者传播能感染牲畜和人类的疾病。它们可能会干扰农业或人们的日常生活。如果诸如此类的场景变成现实,我们处理问题的难度会有多大?

  在一个物种被选中进行复活之前,它必须通过所有这些冗长的测试。“如果在测试中失败,你就出局了,”阿克塞尔说,“即使你通过了,你也只是足够进入下一阶段的评估而已。”研究人员对3个候选物种进行了测试,分别是袋狼、白鱀豚和加利福尼亚甜灰蝶。它们的命运会如何呢?

  国际自然保护联盟于2006年宣布白鱀豚功能性灭绝(尽管2016年10月有过未经证实的目击记录)。这种淡水鲸类生活在世界上人口最为密集的地区之一,面临着环境污染、捕猎和栖息地丧失等威胁。有些个体在被渔网缠住之后很快死去。

  所有威胁白鱀豚生存的因素依然存在。工业废水继续流入长江,导致栖息地进一步退化。与其他任何物种一样,如果无法找到合适的地方让白鱀豚健康生存,那放归它们的努力就是徒劳的。

  “如果没有合适的栖息地,而且威胁无法消除,那么做这些事情就没有任何意义,”阿克塞尔说,“在复活那些可能没有任何野外存活希望的物种时,需要考虑到伦理、道德、后勤保障和资金投资等问题。”

  对于加利福尼亚甜灰蝶和袋狼,情况似乎更乐观一些。最后一只袋狼死于1936年。捕猎、栖息地丧失和缺乏食物是袋狼灭绝的主要原因。这种有袋类动物生活在混合森林、湿地和近海灌木丛中,部分栖息地目前还完整保留着。事实上,它们甚至曾经被保护起来,以确保袋獾有足够的领地——二者具有重叠的栖息地。没有研究表明袋狼携带任何异常疾病,复活它们应该不会遇到多少抗议,除了可能有农民会担心偶尔丢失几只羊的问题。

  加利福尼亚甜灰蝶曾经生活在旧金山地区,其栖息地随着城市的扩张而不断缩小,并最终在1941年宣布灭绝。不过,目前金门公园中还保留着一些合适的栖息地,生长着它们所青睐的树木。另一方面,这种蝴蝶引发有害事件的可能性很低,而且成年蝴蝶往往成群飞舞,在需要的时候可以很容易进行采集。

一只白鱀豚(学名:Lipotes vexillifer)白鱀豚(学名:Lipotes vexillifer)
加利福尼亚甜灰蝶(学名:Glaucopsyche xerces)已经灭绝加利福尼亚甜灰蝶(学名:Glaucopsyche xerces)已经灭绝

  不过,如果加利福尼亚甜灰蝶成为复活计划的第一个候选物种,能否吸引公众的注意力呢?猛犸象或剑齿虎等标志性物种或许才会让公众更加兴奋。

  考虑到猛犸象曾经在西伯利亚大草原生态系统中扮演过的重要角色,它们或许是复活计划的不错候选。剑齿虎则是顶级的掠食者,其最大的化石遗骸发现于洛杉矶汉考克公园附近的拉布雷亚沥青坑。无论是剑齿虎还是洛杉矶市民,可能都不会赞同这样的再引入计划。

  负罪感也经常激发人们想复活某些特定动物的欲望。人类的捕猎导致新西兰的恐鸟销声匿迹,也使曾经遮天蔽日的旅鸽走向灭绝。渡渡鸟的灭绝可能主要是因为船上的老鼠登上了毛里求斯岛。复活这些物种可能会让我们良心上感觉好点,但这并不是问题的关键。

  “我们应该把这种技术用在那些灭绝边缘或刚刚灭绝的物种身上,”塞登说,“我们对它们的栖息地有很多了解,我们拥有合适的遗传材料,并且知道如何在圈养条件下培育它们。”对某个物种的了解越多,我们就越有把握制造一个可持续的、高遗传多样性的种群,并使其在自然条件下存续很久。

  那么,灭绝动物的复活在技术上还有多久才能实现?比人们预想的要快得多。事实上,已经有科学家在尝试物种的复活了。2000年,科学家克隆出一只西班牙羱羊,利用的是从最后一只存活个体上采集的细胞样品。不过,这一推迟该物种灭绝的早期尝试并不成功:克隆西班牙羱羊在出生之后仅7分钟时就死于肺部缺陷。

  此外,还有一个经常被忽视的关键因素:真正的灭绝动物复活是不可能的。科学家目前尝试的方法中,没有一种能带来与灭绝物种完全一致的复制品。即使最先进的技术,也只能给我们一个替代品。

  其中一种方法被称为“选择性回交”(selective back-breeding),利用与已灭绝物种关系较近的物种作为实验对象。科学家选择那些在特征上类似灭绝物种的个体,对其进行选择性培育。在培育出来的后代中,再选择更加接近灭绝物种特征的个体,继续进行培育。最终,我们就能获得在形态特征上与已灭绝物种非常相似的种群——尽管二者在基因水平上并不相同。

  其他方法还包括从灭绝物种遗骸中提取遗传材料,然后注入到现有近亲物种的卵细胞中,然后为这枚卵找一位合适的代孕母亲。此外还有“体细胞核移植”技术,又称克隆。这一技术只适用于灭绝不久、能够保存下组织样品的物种。当然,克隆技术也可以用在健康种群中,比如多利羊。

普通西班牙羱羊(学名:Capra pyrenaica pyrenaica)的艺术画普通西班牙羱羊(学名:Capra pyrenaica pyrenaica)的艺术画

  如果物种灭绝时没有保留下足够的组织样品,那科学家就需要借助基因组工程技术来进行复活。脱氧核糖核酸(DNA)会随着时间推移而分解,越古老的生物样品,所包含的DNA碎片就越多。这就像一个有着几千块纸板组成的巨大拼图。令事情更加复杂的是,常常会有一些纸板是缺失的。要填补这些空白,就需要从关系较近的物种身上获得部分基因组。

  克隆和遗传工程的最终成果,都是一个需要通过代孕来发育的胚胎。科学家需要在与灭绝物种关系较近的物种中选择一个合适的代孕母亲,而胚胎的发育过程也会受到这个母亲的影响。代孕母亲子宫内的激素和生长因子会影响胚胎的发育,某些基因的开启和关闭模式也可能与胚胎原先所属的物种不同。因此,举例来说,一只由大象代孕并生出来的猛犸象其实并不能等同于冰河世纪中的那些庞然大物。

  而且,当“复活”的猛犸象出生后,它将是独一无二的。在人类或大象的抚养下,它将如何成长为一只猛犸象?作为替代品,它或许在基因上甚至行为上很接近已灭绝的同类,但永远不是真正的猛犸象。换句话说,复活灭绝动物实际上无法补偿人类活动对生态环境造成的伤害。

  一些科学家担心这个重要的观点被人忽视。他们认为,对复活灭绝动物的热衷甚至可能会伤害现实中的保育工作,因为这会给人以错误的印象,认为物种的灭绝不是永远的。尽管有这些担心,但阿克塞尔依然认为,如果技术出现的话,我们就应该使用。“我们永远不应该盲目地守着最熟悉和最舒适的东西,”他说,“事实在于,地球的形势已经十分危急,我们需要使用一切办法。”

  当然,可以确定的是,复活灭绝动物无法取代传统的保育行动。“生物多样性的损失是巨大的,”阿克塞尔说,“灭绝的速度之快令人难以置信,就算复活灭绝物种的理论可能性再高,复活的速度也无法追上灭绝的速度。”在我们成功复活一个物种的同时,可能就有一千个物种灭绝。对目前的人类而言,最重要的是保护好现有的一切,尤其是那些处于危急状况中的物种。

原文:

http://www.bbc.com/earth/story/20170127-how-to-decide-which-extinct-species-we-should-resurrect

人类思维与量子力学间的奇妙联系

我还是喜欢翻译BBC里那些生物科学方面的长文,这些关于物理的翻完后自己都云里雾里……
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人类思维与量子力学间的奇妙联系:意识到底来自哪里?

 
我们的大脑里发生着什么?我们的大脑里发生着什么?
著名的双缝干涉实验著名的双缝干涉实验

  没有人了解意识到底是什么,以及意识如何运作。同样的,也没有人完全了解量子力学的原理。二者之间,是否存在着某种超越巧合的联系?

  量子力学是物理学家用来描述宇宙中最微小物质的理论。“我无法定义真正的问题所在,因此我怀疑不存在真正的问题,但我并不能肯定不存在真正的问题,”美国物理学家理查德·费曼(Richard Feynman)在谈到量子力学的困惑和悖论时如此说道。不过,他这番话或许也可以用来描述同样令人纠结的意识问题。

  一些科学家认为,意识是什么的问题已经有了答案,也有人认为意识仅仅是一种幻觉。然而,更多的人认为,我们根本就不知道意识到底来自哪里。长期以来,意识之谜一直困扰着科学家,一些研究者甚至尝试用量子力学来对其进行解释。意料之中的是,这一主张总是受到外界的质疑:用一个未解之谜来解释另一个未解之谜听起来很不可取。不过,这样的想法并非看上去那么荒谬,而且也不是研究者的一时兴起。

双缝实验是一种岩石光子或电子等微观物体波动性和粒子性的实验双缝实验是一种岩石光子或电子等微观物体波动性和粒子性的实验
粒子可以处于两种状态粒子可以处于两种状态

  首先,思维在早期量子理论中扮演着不容忽视的角色——这让物理学家感到很不愉快。其次,量子计算机被认为能完成普通计算机无法做到的任务,这让人想到,大脑也能做到一些人工智能无法做到的事情。“量子意识”虽然广受嘲讽,但并不会消失。

  量子力学是目前用来描述原子和亚原子世界的最佳理论,也被认为是现代物理学的支柱之一。量子力学中最广为人知的谜题或许是这样一个现象:量子实验的结果会因为我们选择测量哪种粒子的性质而发生改变。

  当这种“观察者效应”首次被量子物理学的先驱注意到时,他们感到非常困惑。这似乎推翻了所有科学背后的基础假设:存在一个与我们完全无关的客观世界。如果世界是根据我们是否观察以及如何观察而运作的,那么“现实”的真正含义又是什么呢?

  这些研究者中,有些人不得不做出“客观性”其实是一种幻觉的论断,并认为意识必须被允许在量子理论中扮演一个主动的角色。对其他人而言,这完全讲不通。当然,爱因斯坦也曾经抱怨道,月亮只有在我们看它的时候才存在!

  现在,一些物理学家推测,暂且不论意识是不是会影响量子力学,事实上,意识可能正是源自量子力学。他们认为,我们需要借助量子理论才能完全理解大脑运作的机制。可能是这样吧,或许因为量子物体能同时出现在两个地方,所以量子大脑也能同时拥有两个互相排斥的想法?

  这些观点都纯粹是猜测,量子物理学是否在意识的运作中扮演着重要角色,我们还不得而知。不过,如果不考虑其他,这种可能性本身就显示了量子力学会不可思议地促使我们思考。

  展示思维在量子力学中如何发挥作用的最著名例子当属“双缝实验”。想象一束光照在一块具有两条狭缝的不透明屏幕上,一些光会穿过狭缝,抵达另一块屏幕。

  光可以被视为一种波,当波从两条狭缝穿过之后,它们会互相干涉。如果它们的波峰相同,就会达到加强的效果;如果波峰和波谷重合,它们就会互相抵消。这种波的干涉被称为衍射,会在后一块屏幕上形成一系列明暗交替的条纹,分别是相长干涉和相消干涉的区域。

尤金·维格纳奠定了量子力学对称性的理论基础尤金·维格纳奠定了量子力学对称性的理论基础
物理学家兼数学家罗杰·彭罗斯物理学家兼数学家罗杰·彭罗斯

  这一实验在两百多年前就被用来展示光具有波的行为特征,远早于量子力学的出现。双缝实验还可以用量子粒子(如电子或组成原子的其他微小带电粒子)来做,结果十分违反我们的直观感觉:这些粒子呈现出类似波的行为特征。也就是说,当一束粒子穿过两条狭缝时也会发生衍射,产生干涉图案。

  假设这些量子粒子是一个一个地穿过狭缝,它们也是一个一个地到达屏幕。很显然,并没有什么东西会让这些粒子在运行路线中发生干涉——然而最终的结果就是会出现干涉条纹。这样的结果暗示我们,每个粒子会同时穿过两条狭缝,并且与自己发生干涉。这种“同时经过两条路径”的状态被称为“叠加态”。

  接下来便是真正不可思议的地方。

  如果在其中一条狭缝中(或者就在狭缝之后)放置一个探测器,我们就可以知道任意一个粒子是否穿过这条狭缝。然而,此时干涉现象就会消失。只是观察一个粒子的路径——即使观察行为没有干扰粒子的运动——结果就发生了改变。

  物理学家帕斯库尔·约当(Pascual Jordan)曾经在20世纪20年代师从量子物理学大师尼尔斯·玻尔(Niels Bohr),他曾这样描述:“观察不仅会干扰需要被测量的东西,而且会创造它……我们迫使(一个量子粒子)接受了一个确定的位置。”换句话说,“我们自己制造了测量结果。”

  如果确实如此,“客观真实”似乎就不再存在了,但情况其实更加诡异。

  如果自然的行为变化取决于我们是否“观察”,那我们可以尝试一些小把戏,使自然亮出底牌。为了做到这一点,我们可以测量一个粒子在双缝实验中的路径,但只在它穿过狭缝之后进行测量。届时,这个粒子应该已经“决定”好要选择一条路径还是同时走两条路径。

  美国物理学家约翰·惠勒(John Wheeler)在20世纪70年代提出了这样的思想实验,而在下一个十年就有人进行了这个“延迟选择”实验。实验中采用了很聪明的技术方法,对量子粒子(光子)的路径——此时应该已经做出了单一路径或叠加态的选择——进行了测量。

  实验的结果正如玻尔所预测的那样,我们的测量是否延迟其实并没有什么不同。只要我们在光子到达探测器之前进行测量,结果就是注定的,所有干涉都会消失。大自然似乎不仅“知道”我们在观察,而且知道我们想要去观察。

细胞内部的微管细胞内部的微管
磷能否维持量子态?磷能否维持量子态?

  在这些实验中,无论我们在何时发现了一个量子粒子的路径,它的可能路线就会“塌缩”到单一的明确状态。此外,延迟选择实验的结果显示,纯粹的观察,而非测量引起的任何物理干扰,就可以导致塌缩。但是,这是否意味着真正的塌缩只会发生在测量结果映入我们意识之中的时候?

  20世纪30年代,匈牙利物理学家尤金·维格纳(Eugene Wigner)接受了这种可能性。“顺理成章地,对物体的量子描述受进入我意识中的意念所影响,”他写道,“在逻辑上,唯我论可能与目前的量子力学相吻合。”

  惠勒甚至提出,生命的存在,包括所有具有“观察”能力的生命,可能已经使之前众多可能的“量子过去”转变成了实在的历史。惠勒称,从这个角度而言,我们从宇宙一开始就成为了参与者。用他的话说,我们生活在一个“参与性的宇宙”中。

  到了今天,物理学家在如何最好地解释这些量子实验的问题上并没有达成一致,在某种程度上,怎么解释还要取决于你。无论如何,我们都很难忽视这样的暗示:意识和量子力学之间存在着某种联系。

  从20世纪80年代开始,英国物理学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)就提出,意识和量子力学之间的联系也可以作用于另一方向。他指出,无论意识能否影响量子力学,或许量子力学本身就包括在意识之内。

  彭罗斯问道,假设我们的大脑中存在能对单个量子事件作出反应并改变状态的分子结构,那这些结构能否转变为叠加态,就像双缝实验中的粒子?在神经元受电信号触发进行交流的过程中,是否会出现这样的量子叠加态?

  彭罗斯称,这是有可能的。我们能够同时保持看似矛盾的精神状态,这并非什么古怪的感觉,而是实实在在的量子效应。毕竟,人类大脑所能处理的认知过程目前还远在计算机之上。或许我们还能进行某些计算任务,是使用传统数字逻辑的常规计算机所无法胜任的。

  在1989年出版的《皇帝新脑》(The Emperor‘s New Mind)一书中,彭罗斯首次提出了人类认知中的量子效应。这一构想被称为“Orch-OR”,是“协同客观崩现”(orchestrated objective reduction)的缩写。彭罗斯认为,所谓“客观崩现”,即量子干涉的塌缩和叠加态是一个真实的、物理性的过程,就像气泡的破裂一样。

  彭罗斯还指出,引力是日常事物——从我们所用的桌椅到宇宙中的行星——不表现出量子效应的原因所在。他认为,比原子大得多的物体不可能达到量子叠加态,因为它们的引力效应会迫使两种不相容的时间-空间形式实现共存。

  彭罗斯与美国物理学家斯图尔特·哈默洛夫(Stuart Hameroff)一起进一步发展了Orch-OR理论。在1994年出版的《意识的阴影》(Shadows of the Mind)一书中,彭罗斯提出,在量子认知中涉及的结构可能就是被称为“微管”的蛋白质聚合物。微管存在于人体大部分细胞中,包括大脑中的神经元。彭罗斯和哈默洛夫认为,微管的振动可以吸收量子叠加态。

量子态粒子可能具有不同的自旋量子态粒子可能具有不同的自旋
碳酸锂胶囊碳酸锂胶囊

  不过,并没有证据表明这一过程是完全不可能的。

  一些报道称,在2013年的一些实验中,微管中存在量子叠加态的说法获得了支持。但事实上,这些研究并没有提到量子效应。此外,大多数研究者认为,Orch-OR理论已经被2000年的一项研究所否定。物理学家马克斯·铁马克(Max Tegmark)的计算结果显示,与神经信号传递有关的分子的叠加态甚至无法维持足够的时间,使信号传递出去。

  由于量子退相干这一物理过程的存在,诸如叠加态等量子效应很容易消失。量子力学中,量子相干性会因为与外在环境发生量子纠缠而随着时间逐渐丧失。在温暖、潮湿的环境中,比如活细胞内,退相干现象的发生极其迅速。

  神经信号是一种电脉冲,是由带电的源自经过神经元通路而产生的。马克斯·铁马克的计算显示,如果其中一个原子处于叠加态并撞上神经元,其叠加态会在不到10-18秒内就会消失。相比之下,神经元发出电信号的时间是其至少1016倍。

  根据这些结果,有关大脑中存在量子效应的说法受到了广泛质疑。然而,彭罗斯不为这些质疑所动,他还是坚持Orch-OR假说。另一方面,尽管铁马克预测了细胞中极快的量子退相干过程,但其他研究者已经发现了生物中存在量子效应的证据。一些研究者争论称,依靠地球磁场导航的候鸟会利用量子力学,绿色植物在利用光合作用制造糖分的时候也会用到量子力学。

  与此同时,认为人类大脑可能会运用量子力学的说法依然存在,并且出现了另一个非常与众不同的观点。

神经元以突触相连接神经元以突触相连接
意识是一个很深奥的谜题意识是一个很深奥的谜题

  在2015年发表的一项研究中,加州大学圣塔芭芭拉分校的物理学家马修·费希尔(Matthew Fisher)提出,大脑可能含有某些特定分子,能维持更加稳固的量子叠加态。他特别指出,磷原子的原子核可能就具有这种能力。

  磷原子在活细胞中无处不在,它们通常以磷酸根离子的形式存在,1个磷原子会与4个氧原子结合。这些离子是细胞内的基础能量单位。细胞的大部分能量储存在三磷酸腺苷(ATP)分子内。ATP分子由腺苷和三个磷酸基组成,当其中一个磷酸基脱离时,就会释放出能量供细胞使用。

  活细胞内具有将磷酸根离子组合起来并使其分解的分子机制。费希尔提出,两个磷酸根离子可能会出于一种特殊的叠加态,称为“纠缠态”(entangled state)。

  磷的原子核具有一种被称为“自旋”的量子性质,这使它们更像是微型的磁体,两极指向特定的方向。在纠缠态中,一个磷原子核的自旋取决于另一个磷原子核的自旋。换句话说,纠缠态是一种涉及不止单个量子粒子的叠加态。

  费希尔称,这些原子核的量子力学行为很可能会在人类的时间尺度上抵抗量子退相干过程。他同意铁马克的计算结果,认为量子振荡(如彭罗斯和哈默洛夫所假定的)会受到周围环境的强烈影响,并且“几乎随即退相干”。但是,原子核的自旋并不会与周围环境发生强烈的互相作用。

  很显然,磷原子核自旋时的量子行为也必须受到“保护”,以免因退相干过程而过快消失。费希尔称,如果磷原子整合形成了“波斯纳分子”(Posner molecule),那这种情况是可能的。波斯纳分子是由6个磷酸根离子和9个钙离子组成的集群。有证据表明,这种分子集群可以存在于活细胞中——尽管现在还远未有确切结论。

  费希尔称,在波斯纳分子中,磷原子的自旋可以抵抗退相干达一天左右的时间,甚至在活细胞中也是如此。这意味着它们可能会影响大脑的运作。这一假说认为,波斯纳分子可以被神经元吞噬。一旦进入神经元内部,波斯纳分子就能通过分解并释放钙离子来触发神经元将信号发送给另一个神经元。

  由于波斯纳分子处于纠缠状态,神经元发出的电信号可能也因此纠缠在一起:或许可以称之为一个“想法”的某种量子叠加态。“如果原子核自旋的量子过程真的存在于大脑中,那它很可能十分常见,几乎每时每刻都在发生,”费希尔说道。

我们并不了解思维如何运作我们并不了解思维如何运作
我们的意识是怎么运作的?我们的意识是怎么运作的?

  费希尔最初是在开始思考精神疾病的时候想到这一假说的。“三、四年前,当我决定探索锂离子在精神疾病的治疗中到底有没有显著效果时,我踏入了大脑生物化学的领域,”费希尔说道。

  含锂药物广泛用于躁郁症的治疗,具有一定效果,但没有人真正了解其中的机理。“当时我并没有在寻找量子物理学的解释,”费希尔说道。但是不久之后,他翻到了一篇论文,里面报道了含锂药物对大鼠行为的不同作用取决于锂元素的不同形式——又称同位素。

  这一现象实在令人困惑。从化学上来说,不同的同位素有着几乎相同的反应特征,因此如果锂发挥作用的方式与传统药物一样的话,那它的同位素应该也具有相同的作用。

  费希尔意识到,不同的锂同位素,其原子核可能具有不同的自旋特征。这一量子性质可能影响了锂药物的作用。例如,如果锂取代了波斯纳分子中的钙,那锂的自旋可能会“感受”并影响磷原子的自旋,从而干扰磷原子的纠缠。

  如果确实如此,就可以解释锂为什么可以用来治疗躁郁症了。目前,费希尔的假说还只是一个有趣的想法,未经证实。不过,有好几种方法可以用来验证这个假说,首先就是验证波斯纳分子中磷原子的自旋能否长时间保持量子相干性。这正是费希尔下一步的目标。

  当然,费希尔也十分谨慎,不希望自己与早先有关“量子意识”的观点联系在一起。他认为这些观点充其量只是高度推测性的假说。

  物理学家们很不习惯在量子理论中发现自己。大部分研究者希望把意识和大脑隔离在量子理论之外,或许反之也亦然。毕竟,我们甚至都不知道意识是什么,更别说用一个物理理论来描述它了。

  现在还出现了一种热衷“量子意识”的风潮,宣称量子力学可以用来解释心灵感应和心灵遥控等现象。然而,这些对真正的科学研究并没有帮助,造成的结果反而是,物理学家往往羞于在同一个句子中提到“量子”和“意识”。

  不过,暂且把这些放在一边,我们应该看到“量子意识”其实有着相当长的历史。量子理论发展的初期就有了“观察者效应”和有关思维作用的假说,从那时开始,量子力学中就很难排除意识的部分。一些研究者甚至认为我们永远都无法做到这一点。

  2016年,最著名的“量子哲学家”之一、英国剑桥大学的阿德里安·肯特(Adrian Kent)推测,意识可能会以微妙但又可以可探测的方式改变量子系统的行为。

  肯特对于这一假说十分谨慎。他说:“在尝试明确地表述关于意识的问题时,并没有令人信服的原因让人相信,量子力学就是那个正确的理论;量子理论的问题也不能确定与意识的问题有关系。”

  不过,肯特也表示,我们很难单纯用量子物理学之前的理论来描述意识,包括意识可能具有的所有特征。

  一个特别令人困惑的问题是,我们的意识能体验到非常独特的感觉,比如红色或烤培根的气味。除了那些视觉受损的人之外,我们都知道红色是什么样的,但我们无法交流这种感觉是什么,物理学上也无法告诉我们红色应该是什么样的。

  类似这样的感觉被称为“感受性”(qualia)。我们将这些感觉视为外部世界的统一特征,但它们其实只是我们意识的产物——这一点很难解释。事实上,哲学家大卫·查默斯(David Chalmers)在1995年就将此称为意识的“研究难题”。

  “每一次对意识和物理学之间关系的思考都会陷入深深的麻烦之中,”肯特说道。这也促使他提出,“如果假设意识能改变(尽管可能是很轻微和微妙)量子可能性,那我们就可能在意识演化的问题上取得一些进展。”

  换句话说,意识可能真的会影响测量的结果。这么说来,我们就无法明确地界定“什么是真实”。但是,意识可能会影响我们在量子力学中进行观察时各个可能结果出现的机会,以一种量子理论本身无法预测的方式。肯特表示,我们或许能用实验方法寻找这些效应。

  肯特还勇敢地估计了发现这些效应的概率,他说:“我觉得或许有15%的概率可以说,某些与意识有明确关系的东西会导致量子理论出现偏差;在未来50年里用实验方式探测到这一结果的概率或许有3%。”

  如果这一切最终成真,那我们对物理学和意识的认识必将发生重大的改变。

原文:

http://www.bbc.com/earth/story/20170215-the-strange-link-between-the-human-mind-and-quantum-physics

11种古怪的动物交配和求偶方式

雄性动物花哨的表演在吸引雌性注意力的同时,也可能会引来附近的掠食者。
雄性动物花哨的表演在吸引雌性注意力的同时,也可能会引来附近的掠食者。
 

  人类会选择各种方法来表达对伴侣的爱意,包括红玫瑰、心形巧克力盒等传统礼物,也有人选择在高档餐厅里吃一顿浪漫的晚餐。这其中当然需要付出一些努力,但比起自然界中一些动物的求偶方式,人类的方式显然要容易得多——通常也安全得多。

  对大多数动物而言,求爱往往伴随着风险。雄性动物花哨的表演在吸引雌性注意力的同时,也可能会引来附近的掠食者。雄性之间也常常爆发激烈的争斗,受伤甚至死亡的情况并不罕见。某些物种的雌性甚至还会以雄性为食,令后者在求爱时不得不“步步惊心”。

  许多动物的求偶和交配行为可能看起来既古怪又充满危险,但这些行为的效果还算不错。接下来,就让我们盘点动物界中几种非同寻常甚至令人瞠目结舌的求爱方式吧。

  发射爱的“飞镖”

散布大蜗牛
散布大蜗牛
 

  请注意观察这两张散布大蜗牛(学名:Cornu aspersum)的图片,你会发现在眼柄旁边有一根很小的东西。散布大蜗牛可以将这一结构刺入配偶的头部,注入一种特殊的黏液,使对方准备好接收装满了精子的精包。

  由于陆生蜗牛是雌雄同体的动物,因此交配中的蜗牛都能为对方授精,也都具有用来刺入对方体内的“爱情飞镖”。在刺入之前,它们会先用腹足缠绕在一起,互相抚摸一段时间。

  根据2006年发表在《美国博物学家》(The American Naturalist)期刊的一项研究,有些蜗牛物种只发射一支“飞镖”,有些物种会发射多支“飞镖”,还有一些会用一支“飞镖”反复地刺入配偶体内,时间甚至接近一个小时。

  刮擦地面的恐龙

化石证据显示,有些恐龙可能会进行与今天鸟类求偶舞蹈类似的表演。
化石证据显示,有些恐龙可能会进行与今天鸟类求偶舞蹈类似的表演
 

  有关恐龙的交配行为研究很少,但保存在美国科罗拉多州的化石证据显示,有些恐龙可能会进行与今天鸟类求偶舞蹈类似的表演。

  古生物学家在4个白垩纪恐龙化石遗址中发现了数十个刮擦的痕迹。在2016年发表于《自然-科学报告》(Nature Scientific Reports)杂志的一项研究中,古生物学家解释称,他们发现这些岩石中的划痕与某些鸟类的雄鸟在求偶仪式中的“巢刮”(nest scrape)痕迹有明显的相似性。

  许多在地面筑巢的鸟类——包括艾草松鸡、海鹦和多种涉禽——中,雄鸟会在雌鸟面前刮擦地面,似乎是要显示它们很善于筑巢。它们一次会刮出数十道甚至数百道划痕,同时昂首阔步、羽毛蓬松,并不断拍打尾部。

  摇摆或者被吃

  雌性黑寡妇蜘蛛(学名:Latrodectus Hesperus)的体型相当于雄性的两倍,因此雄性在靠近雌性的蛛网时要倍加小心,以免在交配还没开始前就被当作猎物吃掉。为了表示自己的身份,雄性会剧烈地抖动“臀部”。

  当雄性黑寡妇蜘蛛靠近雌性的蛛网时,它会摆动自己的下腹部,通过蛛丝传递信息。它往前走一步,摆动、暂停,再往前一步,摆动、暂停,这与猎物被蛛网粘住时短暂而不规则的动作完全不同。研究者将这一发现发表在《动物学前沿》(Frontiers in Zoology)杂志上。他们还发现,雄性蜘蛛制造的振动在振幅上小于猎物的振动,后者的变化更多,而且更加短促。

  注入性激素

雌雄同体的海蛞蝓同时具有雄性和雌性的性器官
雌雄同体的海蛞蝓同时具有雄性和雌性的性器官
 

  雌雄同体的海蛞蝓同时具有雄性和雌性的性器官,当两只海蛞蝓相遇并准备交配时,它们会用一根针状的外生殖器互相扎刺眼睛中间的部位,注入含有性激素的体液。在2013年发表于《皇家学会报告-B》(Proceedings of the Royal Society B)的论文中,研究者将这一行为形容为“相当怪异”。

  科学家并不确定为什么海蛞蝓会选择这一部位进行扎刺,他们推测,注入到海蛞蝓体内的体液可能会提高成功受精的概率。

  神秘的圆圈

这个出现在日本海域“神秘圆圈”直径大约2.1米
这个出现在日本海域“神秘圆圈”直径大约2.1米
 

  这个出现在日本海域“神秘圆圈”直径大约2.1米。科学家发现,圆圈的创作者居然是一条长度为12.7厘米的小鱼。1995年,潜水者第一次注意到这种奇妙的对称图案。到了2013年,研究者对创作圆圈的河豚新物种进行了描述,指出这其实是它们用来追求配偶的方式。

  雄性河豚在海底游动时会不停扇动鱼鳍,雕琢出精细的圆圈图案,并且有峰有谷。这一过程需要花7到9天时间,之后雄鱼会用贝壳碎片和沉积物来进行装饰。被吸引过来的雌鱼会与雄鱼在圆圈中心处交配产卵。

  尽管圆圈结构十分精美,但科学家表示,河豚鱼雕刻出来的这些线条和形状很可能主要是用来引导沉积物颗粒,而不是有什么美学的目的。

  内置荧光棒

这是一种学名为Cosmophasis umbratica 的跳蛛,其雄性成员会用能反射紫外光的附肢来吸引雌性的目光  
学名为Cosmophasis umbratica 的跳蛛
 

  这是一种学名为Cosmophasis umbratica 的跳蛛,其雄性成员会用能反射紫外光的附肢来吸引雌性的目光。不过,雌性跳蛛也有自己的闪光技能,它们头部附近的一对触肢会在紫外光下呈现出荧光绿色,以此来吸引雄性。

  在2007年发表于《科学》(Science)杂志的一项研究中,科学家发现,雄性和雌性C。 umbratica都依赖这些荧光信号来告诉对方自己是否处于交配状态。如果紫外光被遮挡,就无法产生荧光,它们就会失去交配的兴趣。

  拍打尾部

雄性叉拍尾蜂鸟(学名:Loddigesia mirabilis)吸引雌性的方式是前后摆动它们那长长的尾部。
雄性叉拍尾蜂鸟(学名:Loddigesia mirabilis)吸引雌性的方式是前后摆动它们那长长的尾部。

  雄性叉拍尾蜂鸟(学名:Loddigesia mirabilis)吸引雌性的方式是前后摆动它们那长长的尾部。

  雄鸟的尾部令人赞叹,4根尾羽中有两根的长度达到15厘米,相当于它们体长的两倍。这两根尾羽的末端还有很大的蓝紫色“圆盘”。雄鸟可以分别活动这两根羽毛,旋转、拍打,以吸引雌性的注意。

  精心布置的洞房

园丁鸟善于建造精美的“新婚洞房”来吸引雌鸟,它们甚至会采集各种有颜色的物品来装饰洞房

  园丁鸟善于建造精美的“新婚洞房”来吸引雌鸟,它们甚至会采集各种有颜色的物品来装饰洞房,似乎很有美学上的品味。

  不过,实际产生效果的更可能是洞房的布局,而不是其中的装饰。研究人员发现,雄性园丁鸟之所以如此建造洞房,是因为当它站在洞房前面时,在外面的雌鸟眼中,它会显得更加高大,更加“相貌堂堂”。

  科学家在2012年发表于《美国国家科学院院刊》(Proceedings for the National Academy of Sciences)的论文中写道,那些在制造错觉上最为成功的雄鸟也最受雌鸟的欢迎,最可能获得交配的机会。

  超声波情歌

雄性小鼠会通过独特的高音“歌唱”来吸引雌性,甚至能飙到超声波的范围

  雄性小鼠会通过独特的高音“歌唱”来吸引雌性,甚至能飙到超声波的范围。这种声音类似哨声,是通过器官和喉部的气流反馈而产生的,与小鼠通常交流时的声音有很大不同。在2016年发表于《当代生物学》(Current Biology)的一项研究中,科学家对小鼠发声时的喉部进行了高速拍摄——达到每秒10万帧——从而揭示了这一机制。

  尽管这种情歌令人印象深刻,但雌性小鼠显得十分挑剔。在较早之前的一项研究(发表于2014年2月的《Plos One》)中,科学家发现,雌性小鼠更喜欢与自己在亲缘关系上更远的雄性所发出的声音。

  看不见的踢踏舞

科学家第一次捕捉到了蓝顶蓝饰雀快速跳“踢踏舞”的场景。

  科学家用高速摄像机揭示了一种鸣禽表演的求偶舞蹈,它们的舞步之快,以至于用肉眼都很难发觉。

  蓝顶蓝饰雀(学名:Uraeginthus cyanocephalus)无论雄性还是雌性,都会在求偶期间互相对唱,同时上下摇摆头部。在2015年发表于《自然-科学报告》(Nature Scientific Reports)杂志的一项研究中,科学家第一次捕捉到了它们快速跳“踢踏舞”的场景。如果与可能的交配对象站在同一根树枝上时,它们的舞步就会变得更快。

  金色的喷雾

雌性北美豪猪的发情期每年只有一次,一次只有8到12个小时。

  雄性北美豪猪(学名:Erethizon dorsatum)需要十分珍惜赢得雌性青睐的机会,因为后者的发情期每年只有一次,一次只有8到12个小时。

  在排卵之前,雌性北美豪猪会分泌出一种阴道黏液,其气味可以吸引雄性前来。雄性北美豪猪在发现雌性——并成功驱逐其他竞争对手——之后,会高速喷出一股尿液将对方浇湿,起到刺激排卵的作用。

原文链接:http://www.livescience.com/57869-animals-with-weird-courtship-rituals.html

关于人和动物嵌合体的不安事实

在古希腊神话中,喀迈拉(Chimera)的典型形象是头部像狮子,尾巴像蛇,背部长着一个山羊的头。在古希腊神话中,喀迈拉(Chimera)的典型形象是头部像狮子,尾巴像蛇,背部长着一个山羊的头。
 

  对我们的祖先来说,动物和人类在形态上的混合意味着恐惧,而这种恐惧一直延续到今天。在古希腊神话中,喀迈拉(Chimera)的典型形象是头部像狮子,尾巴像蛇,背部长着一个山羊的头。就像喀迈拉给古希腊人带来的恐惧一样,这种形象或许也是人-猪嵌合体胚胎首次培育出来时许多人感到惊骇的原因。

  不久前,美国加州索尔克研究所的研究人员在《细胞》(Cell)期刊上发表报告称,他们首次成功在猪的胚胎内培植人类细胞。这种人类与动物细胞的结合体就经常被称为“喀迈拉”(chimeras),中文意译为“嵌合体”。事实上,嵌合体指的是不同物种生物细胞的结合,并不仅限于人类与其他动物。

  这一科学突破为在动物体内培植人类器官提供了可能,给众多等待器官移植的患者带来了希望。不过,也有一些人对这种做法感到不适,而正是这种不适,导致了官方机构暂停并延迟了对这类研究的资金支持。

  很多人似乎本能地抗拒在猪体内培植人体器官的做法。考虑到这种研究的巨大潜力,人们的反对意见不应当只基于本能的抗拒。事实上,有几种长期存在的观点就一直阻碍着这方面的研究。

蝎狮(manticore)是一种类似斯芬克斯的传说生物,也是中世纪动物寓言集中的人-动物嵌合体蝎狮(manticore)是一种类似斯芬克斯的传说生物,也是中世纪动物寓言集中的人-动物嵌合体
 

  违反自然?

  就像六岁的小孩不喜欢吃西兰花和土豆泥的混合物一样,我们中有许多人也十分推崇“纯粹”。无论是杂交的动物,还是混血的孩童,那些自称通过“本质”来看世界的人往往抗拒这种“不纯粹”。

  那么,所谓的“本质”是什么?持这种观点的人认为,万事万物都具有某些必要的特征,使其成为其本身。因此,在猪的身上存在着某种独一无二的“猪性”,人身上同样存在“人性”。然而,在生物学上并不存在任何这样的概念。所有的动物都是由相同的物质材料,如蛋白质和氨基酸等,以不同的方式组合而成。许多不同物种甚至具有大部分相同的“组合蓝图”——基因和DNA。比如,人类和小鼠的DNA有大约90%是相同的,人类与蛔虫甚至共享着大约35%的基因。

  当然,我们在许多情况下还是会依赖“本质”来区分事物,比如我们会认为老虎是自然的,而椅子不是。正是这种直觉让我们对“老虎-山羊”的嵌合体感到不安,而对把椅子和桌子接在一起完全没有感觉。

  在人们的认知中,人类与动物在生物学上的混合是不自然的,而且这一点显而易见。一些人因此出现了非理性的恐惧,害怕人-猪嵌合体可能会逃出实验室并占领地球。虽然人-猪嵌合体在地球上随意走动的可能性微乎其微,但就像古希腊人一样,对嵌合体的恐惧会让人产生这样的感觉:这类生物将是可怕的怪物。

  尽管很多人都声称有这样的感觉,但事实上,真实的情况并非总是如此。举例来说,波森莓是一种美味多汁的杂交草莓,是黑莓、罗甘莓、欧洲木莓和树莓的杂交品种;又比如地中海红橘和甜橙杂交而成的克里曼丁红橘。我们在食用这些杂交生物时完全没有心理障碍。

  我们并不只会对杂交植物没有心理障碍。骡子从来就不会令人恐惧,尽管它们是雄驴和雌马交配产下的后代。那么,狮虎兽、虎狮兽、斑马兽(公斑马与雌马杂交所生)、山绵羊(山羊和绵羊的杂交种)和皮弗娄牛(肉用黄牛与北美野牛杂交而成)等杂交动物呢?

  因此,尽管杂交生物通常会让人产生不好的预感,但并不是所有的杂交生物都是如此,而最让人在心理上感到有问题的或许就是涉及到人类自身DNA的时候。

如果利用猪来培植人类器官,我们是否会少吃一点猪肉?如果利用猪来培植人类器官,我们是否会少吃一点猪肉?
 

  我们不是动物

  人-猪嵌合体之所以引发担忧,一个原因就在于它们会引发对人类消亡的恐惧。如果移植到你体内的胰腺是在猪的体内生长出来的,那就可以令人信服地证明:人类也是动物。这种生物学上的暗示会使一些人产生严重的不安。

  认为人类具有灵魂而动物没有灵魂,这样的观点在今天的许多人群中还很流行。这让我们有一种超越生物分类边界的优越感。从山羊或猪的身上获取人类心脏的做法,会将这样的信念撕得粉碎,让一些人觉得恶心和气馁。

  人-动物嵌合体会让人意识到一个无法避开的事实:我们所有人终将尘归尘、土归土。通过抛开我们的动物属性,我们很容易就能忘记自己其实也只是凡间的生物,终有一天会回归大地。

  另一个让人难以接受在动物体内培植人类器官的原因是,这会影响我们的食欲。我们吃猪肉,但不会吃人肉。如果你是一位肝硬化患者,而移植到你体内的肝脏来自你叔叔家农场里的一头猪,你还会开心地享用由这头猪的肉做成的培根吗?

  更严重一点说,人-猪嵌合体的出现会混淆道德的边界。在生物学上将人类与猪混合在一起,会提醒我们人类与猪具有很高的相似性,这是许多人在享用培根时最希望忘掉的事实。

  我们常常试图在食用动物和非食用动物之间维持清晰的界限,这会帮助我们纾解把动物当作食物的不适感。在2013年的马肉丑闻(在牛肉制品中发现了马肉的成分)中,正是这一边界的混淆引发了公众的愤怒;马被视为宠物或工作伙伴,而不是食物。

  如果宠物与食用动物的混淆会让人感觉不适,那这些食用动物与人类的结合无疑会让我们在道德上变得犹豫不决。在吃不吃杂合体的问题之外,还有一个问题会让人不知如何作答,即向我们提供移植器官是动物,还是某种亚人类实体?事实上,即使是从人类身上获取移植器官也被视为某种反乌托邦未来的图景——可以参见2005年的电影《逃出克隆岛》(The Island)。

  综上所述,虽然神话中的嵌合体怪兽可能给古希腊人敲响过警钟,但如果就事论事,人们之所以反对在动物身上获取移植用的人类器官,更多的是出于对存在性和道德失序的担忧。我们是否应该以这样的目的利用动物,或者如何更大程度上满足人类需求,这些都是需要更多时间进行思考的问题。

主要翻译自http://www.bbc.com/future/story/20170222-the-uneasy-truth-about-human-animal-hybrids

有关浮游生物与海洋塑料垃圾

第一眼看到这张图片的时候,真的以为就是某种浮游动物的显微图片,但又说不清是哪一类浮游动物。看了介绍之后,才知道这其实是用海洋塑料垃圾——确切说是手推车的轮子——拍摄出来的效果。

这是英国摄影师曼迪·巴克(Mandy Barker)最新项目“漂浮之外”(Beyond Drifting)中的一张图片。她花了四个月时间在爱尔兰科克市的海滩漫步,搜集被海水冲上来的塑料垃圾,包括轮子、玩具和手机壳等,在工作室中进行拍摄之后,她将图片叠加起来,转化为盘绕卷曲的浮游生物形象。

“观看者可能会被骗到,以为这些是浮游生物样品,但事实上它们是塑料垃圾,会被浮游生物摄食并影响食物链,”曼迪·巴克说道。

曼迪·巴克常常以塑料垃圾作为拍摄对象,以此宣传环保观念。她的作品涉及日本海啸留下的涡旋状塑料垃圾带,以及透过被丢弃的打火机来反映香港的垃圾填埋问题。

在“漂浮之外”项目中,曼迪·巴克拍摄了25块垃圾碎片。每年流入全世界海洋中的塑料垃圾总量大约为800万吨,大量的塑料碎片被食物链底层的浮游生物摄食,而海胆、沙丁鱼等较大的生物又以浮游生物为食。通过食物链,许多塑料碎片最终会到达人类体内。

在创作过程中,曼迪·巴克参考了动物学家约翰·沃恩·汤普森(John Vaughan Thompson)绘制的浮游生物图版。约翰·沃恩·汤普森出生于1779年,曾经在19世纪初对爱尔兰科克市附近海滩上的海洋生物进行了绘图和描述。曼迪·巴克沿着汤普森当年走过的海滩,拣起各种有意思的东西,带到位于Sirius艺术中心的工作室。在那里,她用一台35毫米胶片相机从不同高度进行两次拍摄,每次曝光时间为4秒。曝光过程中,她会转动物体5次,以获得类似浮游生物在水中游动时的效果。之后,曼迪·巴克会将这两张照片在Photoshop中进行拼接,并加上另一张该物体的照片和一个黑色圆框。

最终的成品让人信以为真。“我希望它们看起来就像古老的标本图版,”她说,“它们中很多都不是很锐利——我喜欢东西看起来有颗粒感和失焦的感觉。”

曼迪·巴克还模仿生物分类的拉丁文学名给每一个“标本”命名,而且每个名字中都隐藏着“plastic”(塑料)。这一系列作品最终都以一本古老的、具有19世纪风格的科学著作的形式呈现出来,也反映了汤普森在1830年记录的那些浮游生物在今天的境况。
 
以上主要翻译自wired的介绍文章:https://www.wired.com/2017/02/mandy-barker-beyond-drifting/
 
感兴趣的朋友还可以看下曼迪·巴克关于该项目的网站:http://www.dailymail.co.uk/travel/travel_news/article-4234324/Mesmerising-winners-underwater-photography-awards.html#ixzz4ZDCvrh1R
 
有各张图片的介绍,最终的仿19世纪专著做得真的很真。上面还有在香港拍摄的作品“香港汤”的链接。将垃圾拍摄得如此富有艺术感,实在令人惊叹,不过更让我深有感触的是她想出来的这个创意,太有意思了!

世界上那些最大的老鼠

白云鼠(学名:Phloeomys pallidus),左为幼年个体白云鼠(学名:Phloeomys pallidus),左为幼年个体

  忘记那些愚蠢的“硕鼠”照片吧,让我们走近自然界中真正具有超常体型的啮齿类动物。

  如果要列出一个世界上最让人讨厌动物的清单,老鼠肯定会位列其中——特别是那些大只的老鼠。它们常常被视为疾病的携带者,在都市的阴暗角落成群结队地出没。最著名的老鼠物种是褐家鼠(学名:Rattus norvegicus)。屋顶鼠(学名:Rattus rattus,又称黑家鼠)也很常见,它们比褐家鼠稍大一些,二者在除南极洲之外的每个大陆上都有分布。

  在各种媒体上,我们似乎隔三差五就会看到哪里发现巨型老鼠的新闻,看到各种令人恐惧的大鼠图片。然而事实上,城市并不是世界上那些最大型老鼠的家园。

  “根本没有任何表明英国的褐家鼠体型在不断增大的证据,”英国哈德斯菲尔德大学的道基·克拉克(Dougie Clarke)解释道。克拉克是“超级老鼠”领域的权威专家,当然,“超级老鼠”并不是能够将突变的乌龟训练成忍者神龟的那位大师,而是指那些对害虫防治所用毒药有抵抗力的老鼠。

  “我们在研究中,对采集自英国各地的一百多只褐家鼠进行了测量,发现完全成年的抗灭鼠剂‘超级鼠’身体长度为26厘米,尾巴长25厘米,”克拉克说,“所以,它们与一般褐家鼠预期的体型没有什么差别。”

  “任何媒体报道中所谓的体型越来越大的老鼠,或者是图片拍摄的把戏,即把老鼠放在距离距离一个手臂远的地方,或者是拿着另一个逃逸的宠物鼠物种,”克拉克补充道。

  举例来说,2016年3月,在伦敦哈克尼区的一个操场上发现了一只巨大老鼠的尸体,据称它的体型就像在那里玩耍的孩子差不多。实际上,这是“强迫透视”的缘故,即靠近镜头的物体看起来比更远处的物体大很多,照片上这只老鼠看起来确实很大。怀疑者对实际场景中物体的距离进行了测量,发现所谓的巨型老鼠其实只是一般大小。

  不过,如果相关的小说作品能作为依据,那我们对巨鼠的着迷可谓源远流长。在福尔摩斯探案小说中曾经出现过的“苏门答腊巨鼠”已经成为永恒的经典。现实世界中,有两种老鼠可以作为“苏门答腊巨鼠”的原型。

博物馆里的大竹鼠(学名:Rhizomys sumatrensis)标本博物馆里的大竹鼠(学名:Rhizomys sumatrensis)标本
19世纪的雌性大竹鼠插画19世纪的雌性大竹鼠插画

  大竹鼠(学名:Rhizomys sumatrensis)从鼻尖到尾巴末端的长度可以达到50厘米。尽管总长度与褐家鼠差不多,但大竹鼠的尾巴长度只有12厘米。不出意外地,根据1936年出版的一份关于该物种的综述介绍,这种硕大的老鼠体重可达4千克,与一只家猫相当。

  另一种候选原型是山地大巽他鼠(学名:Sundamys infraluteus),不过存在一些争议。根据描述,这是一种生活在山地森林中的杂食性大型老鼠。在英国布里斯托尔大学从事啮齿类研究的拉克尔·洛佩兹·安托尼杨萨斯(Raquel López Anto?anzas)解释道:“山地大巽他鼠能长到60厘米,但重量很少超过0.5千克,因为它的身体形态与其他物种很不同。”

  任何有关啮齿类超常体型的讨论总会涉及南美洲的水豚,但其实它们更接近豚鼠而不是老鼠。为了避免误解,我们将探讨的物种都限定在鼠总科(Muridae)之内,其自然分布仅限于旧大陆。

在地雷探测训练中,一只非洲大颊囊鼠(学名:Cricetomys gambianus)正接过奖赏在地雷探测训练中,一只非洲大颊囊鼠(学名:Cricetomys gambianus)正接过奖赏

  非洲大颊囊鼠(学名:Cricetomys gambianus)是鼠总科中最长的物种之一,从鼻子到尾端的体长能达到近90厘米,体重约为1.4千克。这种独特的体型特征使它们成为颇受欢迎的宠物。相比标准的花式大鼠——实际上就是驯化的褐家鼠——它们的重量大了三倍。

  除了为都市下水道巨鼠传说提供原型素材,从私人宠物爱好者那里逃逸出来的非洲大颊囊鼠还在美国佛罗里达礁岛群引发了担忧,在那里它们被宣布为入侵物种。它们还与2003年美国的一场猴痘爆发有关。

  然而,非洲大颊囊鼠在故乡非洲却不断赢得尊重。非政府组织Apopo对它们出色的智力和嗅觉进行利用,它们被称为“英雄鼠”,经过训练,它们能探测出地雷,甚至还能嗅出肺结核病。

  “尽管从灵敏性和智力的角度,大多数老鼠都能胜任这些工作,但我们选择了非洲大颊囊鼠,因为它们具有较长的寿命,并且适应非洲的环境条件,”坦桑尼亚地雷探测鼠训练员阿卜杜拉(Abdulllah Mchomvu)说,“它们有着非常灵敏的嗅觉,而且能够训练对特殊目标气味进行探测。对于和我一起工作的地雷探测鼠,它们的不仅体重还不足以触发地雷,而且体型较大,很容易操纵。”

  要想找到比非洲大颊囊鼠还大的物种,我们需要把目光投向亚洲,特别是那些具有独特生态平衡机制、允许超常体型突变保存下来的岛屿。

一只白云鼠(学名:Phloeomys pallidus)一只白云鼠(学名:Phloeomys pallidus)

  在菲律宾,生存着许多云鼠属物种,它们通常在树上活动。这其中,白云鼠(学名:Phloeomys pallidus)的体型最大,能达到75厘米长,重量可达2.6千克。同样巨大的还有新几内亚的滑尾鼠(Mallomys,滑尾鼠属)。该属的一个物种于2009年在与世隔绝的博萨维死火山被发现,非正式名称是“博萨维毛鼠”,其长度达到82厘米,重量为1.5千克。

  在发现这一新物种之后,史密森尼学会的克里斯托弗·M·海尔根(Kristofer M. Helgen)就开始忙着整理滑尾鼠的记录。“最大的物种很可能是Mallomys gunung,分布在新几内亚岛西部非常高海拔的山地,重量约为2千克甚至更多,”他说道。

  在体型问题上,近期一项对岛屿老鼠的研究最为令人印象深刻。2015年,澳大利亚国立大学的朱利恩·路易斯(Julien Louys)及其同事在东帝汶发现了迄今为止最大老鼠的化石。据推测,这些已经灭绝的巨鼠在体型上与小狗差不多。

朱利恩·路易斯(Julien Louys)拿着他们团队发现的两块老鼠化石朱利恩·路易斯(Julien Louys)拿着他们团队发现的两块老鼠化石
两件发现于东帝汶的大型老鼠头骨化石两件发现于东帝汶的大型老鼠头骨化石

  研究人员鉴别出7种灭绝的巨鼠,最小的体重估计为1.5千克,最大的达到5千克,与一只迷你型腊肠犬相当。考古学家在岛屿上考察人类活动遗址时发现了它们的骨骼化石。很显然,这里的早期居民很喜欢吃这些老鼠,因为骨头上面还保留着烧焦和咀嚼的痕迹。不过,路易斯指出,即使有人类的捕猎,但这些老鼠还是与人类共存了约4万年时间。

  他把这些老鼠的灭绝与金属工具的引入联系起来,指出在人类开发当地著名的檀木时,它们的森林家园也遭到了严重破坏。如果情况确实如此,那这对今天的我们来说是一个警示。现存的许多大型鼠科物种都十分脆弱,它们都面临着栖息地退化的威胁。(任天)

原文链接:http://www.bbc.com/earth/story/20160407-the-worlds-largest-rats-are-the-size-of-small-dogs