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作者:方舟子 当前章节:15435 字 更新时间:2026-6-28 02:33

但是,那些被“分子泵”带进了体内的盐分怎么办呢?还得想办法再排出去。这个问题交给了带来所有这些麻烦的鳃去处理。血液把多余的盐送到鳃,鳃上皮组织中有泌盐细胞,它们有另一套“分子泵”,把血液中的盐转运出去,回归大海。海鱼就是通过“分子泵”的吸收和排出盐分来吸收水分的,这么来回折腾并不是“免费”的,“分子泵”的运转要耗费能量。

淡水鱼面临的是完全相反的问题。它们从不喝水,事实上,不请自来的水已经多得让它们的身体受不了了,必须耗费能量清除体内多余的水。由于血盐浓度比淡水中的盐浓度高,水的渗透方向倒了过来。淡水鱼每一次呼吸,在吸入水中的氧的同时,有大量的水通过鳃渗透到血液中,为此,淡水鱼拥有一个极为高效的肾脏,日夜不停地排出水分。如果人类的肾脏也像鱼类那么高效,我们每隔十几分钟就要排一次尿。

除了鱼类,其他在海边生活的动物也需要处理水盐平衡的问题。例如海鸟,它们也要靠喝海水来解渴,而且在吃海洋生物时也会把食物中的高浓度盐分吃进去。所以,它们和海鱼一样,需要把体内多余的盐分排出去。当然,海鸟没有鳃,它们的泌盐装置在眼眶上方的头骨窝内,那里长着盐腺,把血液中的盐泵出来,排到鼻腔中。下次你看有海鸟画面的电视节目时留心一下,它们会时不时地摆摆头,抖掉从鼻孔流出来的水珠,那就是盐腺排出的高盐黏液。

鳄鱼的眼泪

古代西方传说鳄鱼在吃人时会流泪哭泣,因此有了“鳄鱼的眼泪”这个谚语。对此的描述最早见于英国学者、神学家亚历山大·尼卡姆(Alexander Neckam)写于大约1180年的博物学著作《物性论》,和方济会修道士巴塞洛缪斯(Bartholomeus Anglicus)写于1225年的百科全书《事物本性》。一百多年后,1356年左右出了一本讲述东方见闻的《曼德维尔游记》(The Travels of Sir John Mandeville),以亲身经历叙述鳄鱼边吃人边哭泣,这本书风靡一时,使得这个传说广为人知。1563年,英国约克及坎特伯雷的主教埃德曼·格林德尔(Edmund Grindal)第一个用“鳄鱼的眼泪”一语来比喻虚伪。

和其他传说一样,这个传说在流传中起了一些变化。1565年,英国著名黑奴贩子、航海家约翰·霍金斯(John Hawkins)声称,他及其水手在加勒比海诸岛的河流中看到许多鳄鱼。它们发觉附近有猎物时,会哭得“像一个基督徒”,把猎物吸引过去乘机逮住。按照这种说法,鳄鱼流泪不是假慈悲,倒是诱捕猎物的诡计。这个说法稍后被英国桂冠诗人埃德曼·斯宾塞(Edmund Spenser)用在其著名史诗《仙后》(作于1590年)中,用一整段描述这一情景。进而,莎士比亚在《奥赛罗》(约作于1603年)中控诉女人惯用鳄鱼的眼泪达到邪恶目的。(“啊,魔鬼!魔鬼!如果大地能被女人的眼泪受孕,她流下的每一滴眼泪都会证明是一条鳄鱼。”)有这两位大作家的引用,再加上鳄鱼凶猛的形象和眼泪的强烈反差,从此这个用语不传遍全世界也不可能了。

生物学家们当然不会相信鳄鱼真的会装哭。有的人干脆认为鳄鱼没有泪腺,不会流泪:鳄鱼大部分时间生活在水中,眼泪能有什么用呢?上世纪早期有位科学家用洋葱和盐擦鳄鱼的眼睛,发现它们不会因此流泪,似乎支持了这个说法。但是鳄鱼是有泪腺的,人们在野外和公园中有时能看到鳄鱼的确会流泪。海龟也会流泪,生物学家早就发现那是眼眶附近的盐腺在排泄体内多余的盐分。于是,生物学家难免会猜测鳄鱼的眼泪也有这个作用。这个猜测很合情合理,毕竟,鳄鱼和海龟都属于爬行动物,身体结构和功能上应该很相近,而且有些鳄鱼(湾鳄和窄吻鳄)生活在河流的入海口,也需要排出从海水吸入的盐分。在鳄鱼身体表面看不到有别的液体排出,眼泪就是个很好的候选。

但这只是猜测。到了1970年,才有生物学家去检测鳄鱼眼泪的成分,发现海湾鳄鱼在海水中生活一段时间后,其眼泪的含盐量有所增加。这似乎证明了鳄鱼的眼眶有和海龟一样的盐腺,于是被写入动物学专著和教科书。但是另一方面,这个实验表明,鳄鱼眼泪的含盐量比海龟、海蛇等海洋爬行类的盐腺分泌物的含盐量明显要低,因此也有生物学家(包括做这个实验的人)认为,它其实否定了鳄鱼眼眶有盐腺的假说。

这场争论在1981年结束。那一年,澳大利亚悉尼大学的塔普林(Laurence E. Taplin)和格里格(Gordon C. Grigg)注意到,湾鳄的舌头表面会流出一种清澈的液体,他们怀疑这才是鳄鱼盐腺的分泌物。但是液体分泌的速度太慢,无法收集进行分析。他们给鳄鱼注射盐水刺激盐腺分泌,也不成功。最后,他们采用的办法是给鳄鱼注射氯醋甲胆碱——以前的实验已表明,给其他海洋爬行动物注射氯醋甲胆碱能刺激盐腺的分泌。鳄鱼舌头上果然不停地分泌出液体,能够用针筒收集来分析钠、氯、钾离子的含量并测定渗透压。他们同时也搜集了鳄鱼的眼泪作为比较。结果发现,这些分泌液的盐分比血盐浓度高得多,大约是其3~6倍,渗透压则是血液渗透压的3.5倍,和海水的渗透压相当。而眼泪的盐分虽然也升高了,但只是血盐浓度的2倍左右。随后,他们对鳄鱼舌头做了解剖,在舌头的黏膜上发现了盐腺,其构造和其他海洋爬行动物的盐腺,特别是海蛇舌下的盐腺很相似。此后,其他人的研究也都证实了这个发现。

如此看来,鳄鱼是通过舌上分泌液而不是眼泪来排泄盐分的。那么,鳄鱼的眼泪起什么作用呢?鳄鱼通常是在陆地上待了较长时间后才开始分泌眼泪,是从瞬膜后面分泌出来的。瞬膜是一层透明的眼睑,鳄鱼潜入水中的时候,闭上瞬膜,既可以看清水下的情况,又可以保护眼睛。瞬膜的另一个作用是滋润眼睛,这就需要用到眼泪来润滑。

鳄鱼吃东西的时候是不是真的会流泪?佛罗里达大学的动物学家肯特·弗列特(Kent Vliet)2007年在鳄鱼饲养场观察、拍摄了4头凯门鳄、3头短吻鳄在陆上进食的情况,发现其中的5头的确会边吃边流泪,有的甚至眼睛会冒泡沫。它们吃的是像狗食一样的加工食品,当然犯不着为这些食物哭泣。弗列特推测,这是因为鳄鱼进食时伴随着吹气,压迫鼻窦中的空气和眼泪混合在一起流出来。

但是,鳄鱼流泪是在排盐的说法仍在教科书、科普读物、知识竞赛中广为流传。可见,言之凿凿的传说、见闻固然不足为凭,教科书也未必完全可靠。

鳄鱼的心脏

我们去体检的时候,通常都要测量血压。它实际上是血液流动时作用在动脉管壁上的压力。心脏收缩时,心室把血液压进动脉,产生一股压力,让血压达到最高。然后心脏舒张,来自心脏的压力没了,动脉血管由于弹性回缩,血液仍然会继续慢慢地流动,还会对血管产生一定的压力。医生在测量血压后会记下两个数据,例如“110/70”,就是分别代表在心脏收缩和舒张时血压让汞柱升高的高度(毫米)。

如果没有血压,就不能推动血液流遍全身各处,特别是血液往上流的时候,还需要克服重力,需要的血压就更大了,最低也得保证能把血液输送到头部去。对于鳄鱼这样的爬行动物,头部和心脏基本上在同一高度,需要的血压不高,通常只要40毫米汞柱的血压,能把血液压到体表的毛细血管就行了。人的身体就像是鳄鱼转了个90度立起来,通常至少需要100毫米汞柱的血压才能让血液流到头顶,否则就会因为大脑缺血而晕倒——身体变成像鳄鱼一样的姿势,头和心脏处于同一位置,血液又能流到大脑。再想想头高高在上的长颈鹿吧,它需要有一个橄榄球那么大的心脏来产生极高的血压——高达300毫米汞柱。

心脏不仅要把血液输送到头、脚,还要送到肺,在那里吸收氧气,排出二氧化碳。为此,肺的表面充满了薄薄细细的毛细血管,以便进行气体交换。但这也使得肺的结构非常脆弱,如果以100乃至300毫米汞柱的血压把血液压到肺,肺表面的血管将会破裂。鸟类和哺乳动物采取一个巧妙的方法解决了这个问题:把心脏分割成互不相干的左右两个部分,右边管肺循环,左边管体循环。体循环的静脉血进入右心房,右心室以较低的压力(人的肺动脉收缩压只有大约22毫米汞柱)把血液送到肺部,完成气体交换后,送到左心房。左心室的肌肉比右心室发达得多,产生的压力也大得多,由它把血液压到主动脉,输送到除了肺部以外的全身各处。然后血液又回到右心房,如此周而复始。人的心脏的左右两边实际上可以看成是两个独立的心脏。

爬行动物则不同,它们的血压本来就低,不必担心会把肺压坏,所以没有必要分隔两个心室,左右心室可以相通,实际上是一个心室。但奇怪的是,鳄鱼的心脏却有两个分隔的心室,看上去更像鸟、哺乳类的心脏,仔细看却又与鸟、哺乳类的心脏不同。鸟、哺乳类的右心室连着肺动脉,左心室连着主动脉,肺循环、体循环分得清清楚楚,但是鳄鱼多出了一条主动脉:它的右心室除了连着肺动脉,还连着一条主动脉。也就是说,鳄鱼的右心室既可以把血送到肺部,也可以送到身体其他部位。在鳄鱼右心室与肺动脉交界的地方,有一片齿状的瓣膜控制血液的流向,它开着的时候,血才被送到肺部,合上时,右心室则把血液压到主动脉,送到其他地方。

为什么会有这种奇特的构造呢?鳄鱼的大部分时间沉没在水里等待猎物,与空气隔绝,这时候把血送到肺部也不能交换气体,是一种浪费。这时右心室的齿状瓣膜是关闭着的,从身体各部位收集来的静脉血本来要送去肺部进行气体交换,这时却重新被送到身体各部位去了。静脉血虽然含氧量较少,但是还可被重新利用。通过多次体循环充分利用血中的氧,可能是鳄鱼能在水底一待几个小时不用浮到水面换气的一个因素。当鳄鱼浮到水面上时,它会分泌肾上腺素刺激齿状瓣膜打开,这样静脉血才被送到肺部换气。这样的设计是不是比鸟、哺乳类的心脏更先进?

有意思的是,鳄鱼在胚胎发育过程中,它的心脏是把肺、体循环完全分离的,到发育的后期才出现特殊的构造。这就意味着鳄鱼祖先的心脏很可能和鸟、哺乳类一样,难道鳄鱼祖先也有血压高的问题吗?是的,从化石来看,鳄鱼祖先生活在陆地,有很长的腿,有些种类还用两条腿奔跑,头的位置比较高,所以和鸟、哺乳类一样要有较高的血压和分隔的左右心脏。

鸟、哺乳类血压高的一个好处是血流量比较大,可以满足较高的新陈代谢率,以维持恒定的体温。因此,我们可以推测,鳄鱼祖先很可能是恒温动物。后来鳄鱼改变了生活方式,对长久静止待在水中的生活来说,体温恒定并无好处,于是鳄鱼又进化成了冷血动物。我们总以为恒温动物是从冷血动物进化来的,其实有时也可以反过来。

最古老的鳄鱼属于初龙。初龙的后裔除了进化成鳄鱼,还有一支进化成恐龙。有的恐龙的脖子非常长,甚至比长颈鹿还长,它们必定需要很高的血压才能给大脑供血,因此它们的心脏也应该和鸟、哺乳类一样有四个腔,并拥有分离的肺、体循环。1993年,在美国南达科他州首次发现恐龙心脏化石,其构造的确和预料的一样。这也表明恐龙可能是恒温动物。

苍蝇也爱打架

国内一些“专家”,在国外一些“专家”的指导下,起草了一份《动物保护法(专家建议稿)》,涵盖范围之广,规定之详细,大概都走在了世界前列。这里说的动物保护,不是指的保护濒危动物,而是指的保护一般动物不受虐待,其实是指“动物福利”。国外涉及动物福利时,往往还要区分一下温血动物和冷血动物,比如动物实验如果用到温血动物(哺乳类和鸟类),会受到某些限制。如果连冷血动物也要“保护”,连奥巴马总统在镜头前拍死一只苍蝇也要指责,就被当成了笑话。

但是,这个“专家建议稿”是要对动物一视同仁,明文规定所要保护的动物包括腔肠动物、软体动物、昆虫、哺乳动物等等一切动物。这么一来,就未免让人觉得管得太宽了。比如,它规定“禁止开展动物争斗的实验”,那恐怕连小孩儿玩蚂蚁打架游戏也是犯法的了。

科学家开展动物争斗的实验,当然不是为了好玩,更不是出于虐待动物的阴暗心理,而是为了弄清楚影响动物争斗的因素。从腔肠动物到哺乳动物,几乎所有的动物都会为了争夺食物、配偶、领地而争斗,人类也不例外。因此,研究争斗行为是为了帮助解决人类社会的某些问题。我不知道世界上还有哪个国家准备禁止开展动物争斗的实验,动物争斗实验是当前动物学研究的一个热点。哈佛医学院克拉维兹实验室就是专门做果蝇争斗实验的,被戏称为“果蝇搏击俱乐部”。北京大学饶毅实验室现在也建立了类似的俱乐部,以后,那里也许就有受处罚、取缔之虞。

果蝇是一种小型的苍蝇,身长大约只有普通家蝇的一半。一般人对果蝇的印象,也就是它们会被腐烂的水果吸引来翩翩飞舞,很难想象它们还会互相打架。如果果蝇不是很偶然地成了被研究得最为透彻的实验动物之一,大概也不会有人注意到它们还很好斗。上世纪初,美国遗传学家摩尔根要研究遗传学问题,没能申请到培养哺乳动物的经费,改养起了果蝇,从此让果蝇成了遗传学研究的重要工具。1915年,摩尔根的学生斯特提万特(Alfred Sturtevant)在养果蝇时首次注意到,让两只雄蝇去追求同一只雌蝇,它们会打起来:它们张开翅膀互相追逐,并用头相撞,很快会有一只认输逃走。

以后又有人陆续抓果蝇打架,不过都是把多只果蝇扔一块儿打群架,不容易看出个所以然。等到本世纪初,果蝇搏击俱乐部在哈佛轰轰烈烈地开张,才遵循搏击规则,在圈起来的场地里捉对厮杀。比赛场地是一个铺了一层琼脂的培养皿,中间滴了一滴苹果汁作为奖品。为了刺激雄选手,在苹果汁上还放一只无头雌蝇——无头苍蝇是不会跑的,但是能吸引雄蝇,雄蝇只对雌蝇的下半身感兴趣。然后,放两只雄蝇让它们打起来,用录像机拍摄下整个比赛过程。

在拍摄了2000多场比赛之后,研究人员有一些有趣的发现。雄蝇的战术还真不少。最温和的战法是俯身向对手冲去,或者是朝对手竖起翅膀,做威慑状。这么做与对手没有肢体接触,属于不战而屈人之兵的高明战术。但高明的战术未必能奏效,所以往往还要贴身肉搏:伸出一只脚去刺对手;用后肢站起来,向对手猛扑过去;或者双方都站起来,挥舞前肢击打对手。最激烈的是双方扭打在一起,满地打滚。

正所谓“先下手为强”,谁先发动进攻,谁的胜算就比较大,而且第一次攻击越猛烈,胜算就越大。如果第一次攻击采用的是温和的战术,胜算是3比1。但是如果一开始就发动猛烈进攻,胜算就提高到16比1了。而且第一次比赛的结果还会对以后的比赛产生影响。如果第一次比赛的失败者休息30分钟以后重上战场,几乎不可能获胜,不管对手是前一次的胜利者还是第一次遭遇。看来果蝇对自己的失败会有惨痛的记忆,影响了以后的发挥。

和女人一样,雌蝇之间也会打架。不过它们温和得多,从来不使用“拳击”、“扭打”这类激烈手段,倒是经常用撞头、推挤这类雄蝇很少用的战术。和雄蝇不同的是,雌蝇的打架往往没有产生明显的胜利者。雌、雄果蝇在争斗中的不同表现,与一种叫fru的基因有关。让雄蝇带上fru基因的雌蝇版本,雄蝇打起架来就很像“娘儿们”。反之,让雌蝇带上fru基因的雄蝇版本,它们将像雄蝇一样彪悍。

用果蝇做研究材料的好处是很容易做遗传实验,可以在实验室里培育出战斗力超强的果蝇。每次比赛之后,让最顽强的选手留下后代,在其后代中再继续挑选顽强的选手做种……这样持续培育几十代后,就得到了一支超级搏击队。拉起这么一支队伍的目的,不是为了去参加果蝇奥运会,而是为了把它们和一般选手作比较,看哪些基因发生了变化。初步的研究发现,至少有42个基因与果蝇的争斗行为有关,非常复杂。

很显然,我们没法拿人来做类似的遗传学实验。但是研究表明,人类的争斗行为也有一定的遗传基础。通过调查发现,孪生子更容易表现出相似的好斗倾向,即使他们从小就被分开抚养。但是这类调查的结果并不是那么确定,也很难靠它来发现有关的基因。通过动物实验,能帮助我们理解人类暴力行为的生物学基础,也许有一天,能让我们的社会变得更和平一些。

美丽彪悍的斗士

重庆媒体报道,重庆南岸区一个废弃水库因建筑施工正在逐渐干涸,生活在水库中的上百尾野生叉尾斗鱼面临生存困境。据说,这种鱼在当地野外很少见,国外有人出高价收购,在国内却不受重视。两名网友为此发起“救救南岸野生斗鱼”活动,希望能为这些野生斗鱼找个新家……

许多人大概都是第一次听说“叉尾斗鱼”这个名称,以为是什么珍稀鱼类,看了照片后才恍然大悟:“这不是我们那里的菩萨鱼、烧火老头儿、三闷婆、坦闷、广皮、婆婆鱼、狮毛鱼、手巾花、彭皮潲、花兰里鱼、奇刹婆、九尾娘(似乎各地都有自己的叫法)……吗?我们那里的池塘、稻田、水沟里到处都是,我们小时候都抓它们来玩过的。”大家纷纷嘲笑这则新闻是炒作,有一个网友还留言讽刺说:“大惊小怪,我们家大把的,要不要去我们那里买啊,一毛钱一条就叫你倾家荡产。”

这些留言的网友来自广东、广西、福建、江西、香港等地。在华南地区,叉尾斗鱼的确非常常见。这是一种小鱼(身体可长到大约6~8厘米),肉又难吃,抓来只是让小孩儿养着玩的,住在乡镇、农村的小男孩儿大都抓过、养过它,构成了儿时记忆中有趣的一部分。它之所以如此受欢迎,一则在野外容易抓到,不用花钱买;二则容易养,用一个罐头瓶子就能养,苍蝇、蚊子、蚯蚓、小虾、小鱼什么的它都吃,饿上一个月也死不了;三则长得好看,雄鱼长着红蓝相间的条纹,发起威来更是艳丽,算得上是华南最漂亮的野生鱼;四则其雄鱼极为好斗,把两条雄鱼放在一起,它们会斗个你死我活,所以要单独养。在鱼缸前放一面镜子,雄鱼也会对着自己的影子不停地发起攻击。这种鱼在闽南、台湾的俗名叫“三斑”,我们那里的小孩儿又叫它“打铁皮”,大概就是形容其好斗的性格。

也因为这些,叉尾斗鱼成了继金鱼之后被引入西方的第二种中国观赏鱼。现代生物分类学之父、瑞典人林奈在1758年出版其巨著《自然系统》第10版时,首次对它作了科学描述,并定下了沿用至今的拉丁文学名。林奈可能只是见到标本。它首次被引入西方是在1869年,法国驻宁波的领事馆命令一名法国官员带100条叉尾斗鱼回国。长途跋涉之后,有22条活了下来,其中的17条给了巴黎著名的育种家卡蓬尼尔(Pierre Carbonnier),由他成功地进行了繁殖。这是第一种被人工养殖的淡水热带鱼,从那以后,它在西方就成为非常流行的观赏鱼,并有了一个美丽的名字——“天堂鱼”。

虽然许多人养过这种鱼,但是试图繁殖它的人并不多,所以就没有人注意到它有很奇特的生殖行为。到春天天气转暖时,雄鱼会游到水面上吸气,然后沉入水中,一边吹气一边吐黏液,形成无数小气泡,粘在一起浮在水面上。这是雄鱼为下一代准备的巢。泡巢筑好后,雄鱼去找雌鱼示威、跳舞、求爱,如果雌鱼拒绝其求爱,或者雌鱼还没有成熟,恼羞成怒的雄鱼会攻击它,甚至将其咬死。如果雌鱼接受了求爱,雄鱼会缠住它,让它的身体翻转过来,腹部朝上产卵,雄鱼则躺在雌鱼下面对卵受精。在受精卵下沉时,雄鱼会用口含住,把卵粘到泡巢上。雌鱼产完卵以后,雄鱼就将其赶走,自己一直守住泡巢,驱赶任何试图靠近的鱼。大约一两天后,幼鱼孵化出来了,暂时住在泡巢中。雄鱼还会继续守卫,如果有幼鱼掉下来,它会把幼鱼拖回巢中。再经过三天,幼鱼可以自由活动了,这时雄鱼才把它们从泡巢中拉出来。

由于这种筑巢习性,叉尾斗鱼需要平静的水面,因此它们只能生活在池塘、水库、沟渠、稻田等静水或死水之中。此外,它们对环境倒没有什么挑剔的,在溶氧量低的水中也能生存。因为叉尾斗鱼有两套呼吸器官,除了用鳃吸收水中的氧气,鳃的后侧还有一个特殊的辅助呼吸器官——迷器,迷器上面的毛细血管与空气接触时能够吸入空气中的氧气。所以,叉尾斗鱼常常快速地将头浮出水面呼吸空气,有时动作过快,甚至跃出了水面,跳到了鱼缸外,让人以为是在自杀。

叉尾斗鱼在野外如此之多,生命力如此顽强,似乎不至于遭到灭顶之灾。但是,1990年,台湾清华大学进行了调查,发现原本在台湾地区分布广泛的叉尾斗鱼(台湾称为盖斑斗鱼)由于栖息地的丧失、农药和工业污染等原因竟然已濒临灭绝,促使台湾农委会在当年8月31日公告将之列入珍贵稀有保育类野生动物,予以保护,并实施复育计划。近年来,由于注意到野生叉尾斗鱼特别喜欢吃孑孓(据统计,一尾野生叉尾斗鱼一天能吃300多条孑孓),有助于灭蚊,台湾一些机构有系统地组织小学生繁殖、放养、观察这种“环保鱼”。儿时的玩耍因此被赋予了新的意义。

导致台湾地区斗鱼濒危的那些因素在大陆也存在,而且日趋严重。大陆现在也有人开始关注对这种美丽有趣而且有益的小鱼的保护,这是值得鼓励的。

宝贝,宝贵的贝壳

当你亲切地称呼某一个心爱的人“宝贝”的时候,很少有人会意识到,你其实是把她叫做一种贝壳。宝贝的本义是宝贵的贝,是宝螺科(又称宝贝科)贝类的统称。全世界的宝贝大约有200种,共同特征是贝壳为卵圆形,极其光滑,背面布满各种斑点和花纹,腹面有一条缝状开口,开口的两侧各有一排齿纹。甲骨文的“贝”字画的就是宝贝腹面,两侧各画两颗牙齿。后来两侧的牙齿连接成了两条线,下面又伸出两根触角,就成了繁体的“贝”字。

为什么把这种贝壳称为宝贝呢?不仅因为它是最漂亮的贝壳,而且因为在远古时期,它是作为货币使用的,是人类最早使用的货币。所以,我们的祖先用“贝”造出了很多与财富有关的字:财、货、贪、贫、贾、资……有的经过简化已看不出和“贝”的关系,例如买、卖。有的在繁体字中也难以觉察与“贝”的关系,在甲骨文中才露出贝的影子,例如:“得”,本字只有右半部分,上面是“贝”下面是“手”,意思是拿到了财富;“贯”,上下部分都是“贝”,是一根绳子把两个贝穿在了一起,本义指的是穿钱的绳子;“朋”,是两串贝,一串5个,本义是钱的单位(10个贝)。

宝贝成为人类的第一种货币不是偶然的,它天生就是当货币的料:美丽、轻便、耐磨损,多数地方不生产,除了用作装饰没有实际用途;而且很关键的一点是,它无法假冒,不怕会出现假币。后来,人们也用铜铸造宝贝当货币用,但是三岁小孩儿也很容易把它们与真宝贝区分开来。用陶瓷也许可以制造出可以乱真的宝贝,但是制造的成本必然极高,得不偿失。因此,除了中国,在世界其他地方,特别是亚洲、非洲和大洋洲等许多地方,人们也都曾经使用宝贝当货币。虽然宝贝有200种之多,全世界的人们却都只选用两种宝贝当货币:黄宝螺(因此也叫货贝)和金环宝螺(也叫环纹货贝)。这是不约而同,还是从共同祖先那里传下来的传统?

中国从西周末年开始,金属贝逐渐取代了天然贝;春秋以后,金属贝又逐渐被其他的货币取代;到秦始皇改革币制时,明文规定禁止用贝做货币。但是在世界其他地方,有的一直到19世纪还在用宝贝当货币。大量货贝被从非洲东岸支付给不产宝贝的西非,光是1867年一年,从尼日利亚拉多斯港口就运走了3400吨的货贝用来购买含油种子。这必然会导致通货膨胀,难怪到19世纪末,货贝就迅速贬值,不值钱了。

世界上已知的贝壳至少有好几万种,为何人们独独选了宝贝当货币?除了宝贝有较规则的形状便于辨认、携带之外,一个重要的因素可能是宝贝与其他贝壳相比,更为光滑亮丽,就像珠宝一样显得更为珍贵。贝壳的表面覆盖着珐琅质,使贝壳有了光泽。但是在生活中,珐琅质会磨损,如果长了海藻或藤壶,更会破坏贝壳之美。宝贝在行动时,它的外套膜通常是从壳中伸出来,包住整个贝壳。外套膜分泌珐琅质,生长、修复贝壳,并保护它不受磨损和寄生物的侵害,所以宝贝的贝壳会一直那么光滑。

宝贝的外套膜长着很多枝叶,色彩通常非常鲜艳,看上去就像海兔。宝贝外套膜的色彩、图案往往与贝壳差别很大,一旦受到惊吓,就迅速缩回壳内,露出截然不同的贝壳,让捕食者感到困惑。而宝贝长着两排“牙齿”的开口看上去就像一个吓人的大嘴,也许能把捕食者吓跑。

用货贝当货币有一个缺点,那就是只有一种面值,单纯以个数计算,遇上大宗的买卖就很不方便。一种变通办法是用宝贝的大小设定面值的高低。《汉书·食货志》详细记载了宝贝的五种等级和对应的价值,依据就是其大小。最低一级的宝贝不足一寸二分,值钱三文,这显然指的就是最通行的货贝,平均长度大约2厘米。而最高一级的宝贝四寸八分以上,值钱二百一十文,常见宝贝中能大到这种程度的只有一种,那就是虎斑宝贝(也叫黑星宝螺),平均长度大约8厘米,能长到15厘米。

虎斑宝贝不仅是宝贝中最大的,也是最漂亮的。像货贝这样的小宝贝,收藏一段时间后,会逐渐变得黯淡,但虎斑宝贝的珐琅质非常厚,只要保存得当,很多年都能一直光彩照人。虎斑宝贝的图案也非常美丽,贝壳上布满大小不一的黑褐色圆斑,就像披着美洲虎的皮。它的图案千变万化,不会有两个完全相同。图案的变化除了遗传的因素,还深受环境的影响。生活在黑暗地带的虎斑宝贝的底色通常较深,而在明亮地带的虎斑宝贝则底色较浅,甚至白化成了白色,这被认为有较高的收藏价值。

因此,虎斑宝贝成了最受欢迎的宝贝收藏品。中国将它列为国家二级保护动物,是所有宝贝中唯一受保护的,按法律规定应该禁止出售、收购。不过,你不必担心买不到。在国内海滨旅游城市的小摊上,花几块钱就可以买到品相完好的大型虎斑宝贝。它们并非当地出产,而是从国外进口的。虎斑宝贝在国际上并不受保护,产量极高,用集装箱满世界运输,批发价一个只有大约10美分。

推测出来的动物

人类经常被称为社会性动物,但是和蜜蜂、蚂蚁、白蚁之类的社会性昆虫相比,其社会性就不值一提了。社会性昆虫的成员不仅在工作方面有天生的严格分工,而且连生殖也分工了:只有一只“后”负责繁殖后代,其他的雌性昆虫则都丧失了繁殖功能,成为忙碌的“工作者”。这种现象称为“真社会性”。它是怎么进化出来的呢?

这些社会性昆虫有一个与其他昆虫不同的特征,它们并不是只生不养,而是花费了很多时间照料后代。因此,美国密歇根大学的生物学家理查德·亚历山大(Richard D. Alexander)在1974年提出了一个观点,认为时间延长的母爱是进化出真社会性现象的主要因素。很多人不同意这个观点。他们反驳说,如果母爱对真社会性的产生这么重要的话,为什么母爱最强烈的脊椎动物,特别是鸟类和哺乳动物,不存在真社会性?为什么只有昆虫才有真社会性?

亚历山大本来可以回答说,他并没有说母爱是产生真社会性的充分条件,有了母爱就一定会产生真社会性。而且,跟昆虫相比,鸟类、哺乳类的种数要少得多,其进化史也短得多,可能还没机会进化出真社会性来。但是,亚历山大采取了一个非同寻常的举动。他根据自然选择的原理,预测如果存在一种真社会性的脊椎动物的话,将会有什么样的特征。

亚历山大根据白蚁巢的情形,归纳出一种真社会性脊椎动物的窝必须有什么特征:它必须是非常安全的,否则等于是为天敌提供粮仓;为了适应不断增加的群体数目,它必须是能够扩展的;它的附近必须有充足的食物,这样群体的成员才不至于为了争夺食物而竞争;食物必须是不必冒什么风险就可以轻易得到的,这样群体的成员才不会因为怕担风险而谁也不愿觅食。

根据这些真社会性动物窝的必备特征,亚历山大预测,真社会性脊椎动物的窝不可能像蜜蜂、蚂蚁的窝一样建在树上或树中,因为没有哪种树可以大到容纳一个真社会性的脊椎动物群体。这种窝只能全部埋在地下。在所有的脊椎动物中,只有哺乳动物能完全在地下生活(两栖类、爬行类和鸟类都不行),所以这种脊椎动物一定是哺乳动物。在地下生活的哺乳动物以啮齿动物最多,所以真社会性脊椎动物最有可能是啮齿动物。

一般的地下啮齿动物(比如鼹形鼠)以草根为食,亚历山大认为这种食物的量太少,只适合独居动物自己分开去找。真社会性脊椎动物应该以大型的树根或块茎作为食物。

这类脊椎动物的天敌(例如蛇)将能够钻进它们的地下窝中,但是不可能在那里横行,一只或数只英勇的个体会不惜牺牲自己,将入侵者驱逐出去。这会导致真社会性动物中主管繁殖的“后”和“工作者”进化出不同长度的寿命和生殖功能。

那么,这种脊椎动物最可能生活在哪里呢?它们应该生活在有雨季和旱季交替的热带,因为这种地区的植物为了度过旱季,普遍具有大型的根和块茎储存水分和养分,是这种动物的最佳食物。这种动物的窝应该建造在坚硬的黏土之下,这样才不会有天敌通过挖掘将它们的窝暴露在露天之下,并一举歼灭。这两点表明,非洲的林地和灌木丛将会是它们最佳的生活地点。

在1975年到1976年间,亚历山大在美国各大学作巡回报告,介绍他对真社会性脊椎动物的预测。当他在北亚利桑那大学作介绍时,听众中有一位哺乳动物学家对他说,他对这种真社会性动物的介绍,像是在描述一种生活在东非的地下啮齿动物裸鼹鼠,并建议亚历山大与研究这种裸鼹鼠的南非开普敦大学生物学家詹尼弗·加维斯(Jennifer Jarvis)联系。加维斯这时正在研究裸鼹鼠的生理和生态,但对它们的社会行为一无所知。她正奇怪为什么抓来的裸鼹鼠在实验室里都不能生育,在收到亚历山大的来信后,她才想到它们可能是真社会性动物。

1977年,加维斯在野外挖了一窝40只裸鼹鼠在实验室中养育。经过三年的观察,证实了裸鼹鼠的确是一种真社会性的脊椎动物。在野外,裸鼹鼠一窝大约有七八十只,多时可达300只,但是,只有一只鼠后和一到三只雄鼠能繁殖,其他都是不育的工鼠,而它们的习性与亚历山大的预测完全相符。后来,加维斯及其学生又发现,还有一种非洲鼹形鼠——纳米比亚的达马拉兰鼹鼠也是真社会性动物。它们的个头较大,成员数量较少(一窝最多40只),但是其习性也符合亚历山大的预测。

神创论者往往指责进化论无法预测,只会当马后炮,不是科学。某些物理学背景的人士,也喜欢说进化论不像物理学那样能够作精确的预测,言下之意是说进化论即使是科学,也是属于比较“低等”的。生物现象要比物理现象复杂得多,预测起来也困难得多。但是,进化论史上有过许多精彩的预测。亚历山大对真社会性脊椎动物的预测,就是很好的例子。

冷血的哺乳动物

生活在东非地下的裸鼹鼠,早在1842年就已被科学界发现并命名了。但是直到上世纪80年代,它被发现是一种奇特的真社会性哺乳动物之后(参见《推测出来的动物》),成为动物界中的明星,近年来还在迪斯尼的动漫《麻辣女孩》(Kim Possible)中出演重要角色。后来,人们发现在非洲鼹形鼠中还有一种达马拉兰鼹鼠也是真社会性的,夺去了裸鼹鼠的部分光彩。不过,裸鼹鼠仍有一项特征足以让它去角逐最奇异的哺乳动物的头衔:它是变温的冷血动物。

我们在上小学时就已经知道,哺乳动物和鸟类是恒温动物,能够让体温保持恒定,不随外界温度的变化而变化。但是裸鼹鼠虽然是哺乳动物,却基本丧失了这一功能。它们和冷血动物一样,主要通过与环境的热交换来调节体温:要升温,就跑到上层的洞穴,紧贴被太阳晒热的墙壁;要降温,就躲到寒冷的底层洞穴。它们有时也通过大家扎堆挤在一起来取暖。它们的皮肤为此变得裸露无毛,因为皮毛不仅不能起到调节体温的作用,反而会妨碍热交换。

裸鼹鼠为什么变成变温动物了呢?保持恒定体温的优势在于其生理活动基本不受外界温度变化的影响,在夜间和比较恶劣的天气都能出来活动,有更多的时间用于觅食和寻偶。不过,裸鼹鼠生活在地下,和天气多变的地面相比,地下冬暖夏凉,温度变化不大,保持恒定体温就不那么重要了。但是,同样在地下生活的其他十几种非洲鼹形鼠都是恒温的,与裸鼹鼠的习性最接近的达马拉兰鼹鼠也是恒温的。究竟还有什么因素使得裸鼹鼠比其他鼹形鼠更需要放弃恒温功能呢?

在所有非洲鼹形鼠中,裸鼹鼠是体形最小的。我前面介绍过,由于体积小的物体的表面积相对比较大,使得小动物的身体比大动物更容易丧失热量,要保持恒定的体温也就更加困难(参见《不可能的小人国》)。裸鼹鼠的身体体积(也即产热总量)大约是达马拉兰鼹鼠的20%,但是身体表面积大约是达马拉兰鼹鼠的40%,这样,散热速度就是达马拉兰鼹鼠的两倍。裸鼹鼠如果要像达马拉兰鼹鼠那样维持恒定的体温,就必须以两倍的速度加速产生体热的代谢过程,以增加体热的生产,弥补体热的散失。这就需要它大量摄入食物和氧气。但是,裸鼹鼠的食物主要是低能量的块茎,而地下氧气又非常稀薄,为此它要付出的代价太高昂了,所以还不如干脆放弃维持恒定体温,尽量降低基础代谢率,节省能量。裸鼹鼠的基础代谢率是所有哺乳动物中最低的,与爬行动物相当。

那么,裸鼹鼠为什么要有这么小的身体呢?在非洲鼹形鼠中,裸鼹鼠所生活的地区是最热最干旱的,年降雨量平均只有200~400毫米,一年就集中下几天雨。鼹形鼠的主要食物——块茎——储存着大量的水分和养分,同样由于体积和表面积的比例关系,块茎越大,就越不容易失水干燥,因此干旱地区的植物倾向于制造少量但是大型的块茎,而不是众多的小块茎。越是干旱的地区,块茎会越大,但是数量也越稀少。有的块茎的重量是裸鼹鼠体重的上千倍,碰巧挖到一个的话,一窝裸鼹鼠一年的口粮就全有了。

但是在地下乱挖地道,刚好碰上块茎的概率极低,而且只有下雨的那几天,土壤比较潮湿时才适宜挖地道。即便如此,挖地道也要耗去大量能量,是静止时的3~5倍。鼹形鼠很可能挖了几天地道,直到精疲力竭还一无所获。在如此严酷的条件下,独居的鼹形鼠存活的机会极为渺茫,要提高生存机会,必须组织起来,分头去找食物,有谁碰巧找到了就一起分享。独居的鼹形鼠只生活在比较湿润的地区,而干旱地区的鼹形鼠都是社会性的,这并非偶然。

一群裸鼹鼠分头去找稀少的食物,当然是成员数量越多,找到食物的机会越大。但是成员数量多了,也意味着吃饭的嘴多了,找到的食物又会不够分了。既要增加个体数量,又不增加对食物的总需求量,那就要把每一个成员的饭量减小,也就是说,让它们的身体变小。

所以,进化的结果就是,社会成员的数量增加了,但是体形变小了。一窝裸鼹鼠平均有七八十只,多时可达300只,但是每只工鼠的体重只有大约30克。达马拉兰鼹鼠的体重是裸鼹鼠的5倍,但是一窝成员的数量就少多了,平均有十几只,最多也就40只。达马拉兰鼹鼠的社会习性也不如裸鼹鼠复杂、精细,寻找食物的效率可能也不如裸鼹鼠。毕竟,100只小老鼠分散开去,找到食物的概率要比10只大老鼠大多了。在进化史上,达马拉兰鼹鼠出现的时间比裸鼹鼠晚。也许达马拉兰鼹鼠正往裸鼹鼠走过的路上走,成员数量会变得更多,但是体形也会变得更小,最终小到无法维持恒定体温,并脱掉皮毛,成为另一种裸鼹鼠。

为什么裸鼹鼠不怕痛

裸鼹鼠其实并不是全裸的,在它们的身体两侧,从头到尾长着大约40根像猫的胡须一样的长毛。这些长毛并不是皮毛的残余,而是对触觉极其敏感的触须,触动其中任何一根触须,都能让裸鼹鼠把头伸向刺激点。裸鼹鼠终生生活在黑暗的地下,眼睛派不上用场,就是靠这些触须来辨认方向的:前进时,裸鼹鼠摆动头部,后退时,则摆动尾巴,都是为了让触须触摸到隧道壁,就像我们在黑暗的地道中用手扶着墙壁走一样。它们的眼睛高度退化,几乎完全丧失了视觉,大脑皮层中负责视觉的区域也大大减小,被改为用于感受触觉了。

几年前,这个现象引起了伊利诺伊大学芝加哥分校的汤姆斯·帕克(Thomas J. Park)等人的兴趣。他们想:既然裸鼹鼠的触觉如此敏感,它们的皮肤中会不会含有什么特殊成分?实验的结果出乎意料,在裸鼹鼠的皮肤中没有发现多了什么成分,反而发现少了一种基本的化学物质——P物质。

P物质是什么物质呢?它也是意外发现的产物。1931年,英国生理学家戴尔(Henry Dale,1875~1968)在研究神经递质的作用(他因此在1936年获得诺贝尔奖)。当时已知的神经递质是乙酰胆碱。戴尔让其研究生冯·欧拉(Ulf von Euler,1905~1983)做一个实验,证明小肠释放的乙酰胆碱能刺激小肠的收缩。冯·欧拉发现,从兔子的小肠提取出来的溶液的确能引起小肠收缩。为了证明收缩是由乙酰胆碱引起的,冯·欧拉又加入药物阿托品。阿托品能阻断乙酰胆碱的作用,如果收缩是乙酰胆碱引起的,就会被阿托品抑制住。然而小肠还在收缩,这就说明在小肠提取液中另外还有一种能刺激小肠收缩的物质。冯·欧拉和实验室的另一名研究人员随后发现,这种活性物质在脑组织里最多。他们把它从编号“P”的制剂中提取了出来,又不知道那究竟是什么东西,就把它叫做P物质。这个临时乱叫的名称后来就沿用了下来。

P物质作为一种神经递质,有多项功能,最主要的一项功能是把疼痛信号从周围神经传导到中枢神经,从而在大脑皮层中产生痛觉。既然裸鼹鼠体内没有P物质,是不是就意味着它们对疼痛没感觉了呢?如果我们用手去触摸一个温度在45摄氏度以上的炽热灯泡,就会感到烧痛而立即缩手。在手上涂一些辣椒素再去摸热灯泡的话,反应会更厉害。但是裸鼹鼠的脚掌对热灯泡无动于衷,涂上辣椒素也不起作用。

为了证明裸鼹鼠对疼痛的麻木是由于缺乏P物质导致的,帕克等人往裸鼹鼠的脚掌中注射进疱疹病毒。这些疱疹病毒经过了改造,加了能制造P物质的基因。疱疹病毒沿着脚掌里的神经末梢迁移,几天后跑到了脊髓附近的神经细胞中,躲在那里制造P物质。不出所料,这些接受了“基因疗法”的裸鼹鼠有了正常的痛觉,它们的脚掌一碰到热灯泡,立即就缩了回去。

痛觉虽然很讨厌,对动物的生存却是至关重要的。例如,如果我们对热产生的痛失去了知觉,碰到炽热的物体不知道缩手,皮肤就会被烫伤。那么,是什么原因让裸鼹鼠丧失了P物质,变得不怕痛了呢?

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