你周围的环境
可没那么友好
在本章中,小小水熊虫飞上了太空;僵尸蚂蚁蹒跚地走过雨林。
有时,在最温暖的口腔和最舒适的肛门中安家也得不到美满的生活——周围的环境太差劲了。面对这种情况,动物们有这么几种选择。它们可以搬家,也可以适应。比如,一种蜘蛛不想成为别人的晚餐,所以就搬进了水中。再比如,如果你是一只在地道中生存的裸鼹形鼠,你就会进化出有弹性的皮肤,帮你挤过狭窄的地道。而且,你的皮肤还内藏抗癌的秘方呢!
水熊虫
问题:淤泥是个合适的栖息地,只要别干了就行。
对策:要是淤泥之家即将干涸,这种名叫“水熊虫”的小生物也会随之脱水,直至几乎完全干燥。水熊虫甚至可以保持这种状态达三十年之久,遇水则会再次复苏。
生命不息,奋斗不止。大洋深处,冰冷刺骨、压力极端、食物匮乏,可即便是在这么不友好的环境中依然会有生命存在。每个你认为不适宜生存的角落都有挣扎存活的住客——切尔诺贝利被污染的森林中不乏生命,黄石公园滚烫的热泉是细菌的家园,唯有外太空的真空环境没有生命。当然,没有东西能在那里存活。
然而,有这么一种小生物,它们的字典里压根儿就没有“不”字。
2007年,欧洲航天局(European Space Agency)发射过一颗卫星,卫星里有一群特殊的乘客:两种缓步动物门(tardigrade)的动物。由于这类动物和熊——尤其是小熊软糖——有几分相似,故又名水熊虫(不过水熊虫的腿比小熊软糖多一倍,也和软糖不是一种口味)。这些体形极小的无脊椎动物早已声名远扬,它们耐热、耐冷、扛得住放射线的辐射,于是就有科学家突发奇想:“把它们送上太空怎么样?”他们真的这么做了,水熊虫被带上了近地轨道。在近地轨道上,它们在真空环境中暴露了整整10天才返回。实验结果令人吃惊,它们活了下来,还活得舒舒服服。凯旋的水熊虫可不是可怜巴巴的一两只残兵,而是整整一大群,就连卵也挺过难关,孵化出了健康的后代。
不过,这里的问题在于——水熊虫“作弊”了。别误会我的意思,能活着从外太空回来确实很了不起,但这其实源于它们在进化过程中学会的一个小伎俩。水熊虫在泥土、苔藓等环境中存活时,需要周围至少保持一定的湿度,要是栖息地开始变干,水熊虫便会主动脱水,直到体内仅剩正常含水量的3%,然后它们会将身体蜷缩起来,进入一种名为“隐生”(cryptobiosis)的状态。从本质上讲,它们暂停了生命活动。隐生现象最初由科学家安东尼·列文虎克(Antony van Leeuwenhoek)于1702年在另一种生物身上发现。他从住宅的排水沟里收集了一些干燥的沉淀物,然后向其中加入水,没想到实验材料中突然出现了生命——“微动物”(animalcules),这是那时的人们给这些个体微小的动物起的一个总称。
小狗的冒险:俄国史上最有俄国气质的故事
人类将动物送上太空的历史漫长而奇特,而其中最奇特的还要数俄国人干出的那些事。第一只被送上地球轨道的动物是一只从莫斯科街头拾获的流浪狗(人们觉得流浪狗更有活力,也更适合面对苍茫太空)。1957年,仅在发射9天前它才“应征入伍”。然而,这件事的关键之处在于,没人有时间为其制订回收计划。因此,它的旅程注定只能是单向的。发射前,一名苏联科学家将小狗带回了家,让它和他的孩子们一起玩耍。“我想为它做点儿好事,”他叙述道,“它已经时日无多了。”
小狗根本没有撑到返程——发射仅几小时后,它就由于体温过高去世了。但如今,在莫斯科的一家博物馆中,它的形象正骄傲地站在一艘火箭上,以另一种形式得到了永生。俄罗斯人叫它“莱卡”(Laika),但美国人则永远称呼它“穆特尼克”(Muttnik,有“卫星小狗”之意)。
正是在这种隐生状态下,水熊虫才有了几乎刀枪不入的能力。隐生状态下,它们会动用体内的糖类来替代损失的水分,保护细胞,并可保持隐生状态长达30年,最终依旧能完美复活。也就是说,当科学家将水熊虫送上太空时,它们其实是脱水变干了,回到实验室之后才重新复苏,整个复活过程用时大约一小时。
虽然我用了“几乎刀枪不入”的说法,可你直接说“刀枪不入”也没关系。除了直接扔进火焰里炙烤,再没其他什么好办法能把它们杀死了。把水烧开到100摄氏度,对它们来说就像在阳光夏日里享受水疗。水熊虫体内的恒温系统可以承受高达300华氏度(约148.9摄氏度)的高温。你说什么,在酒精里煮沸它们?没用的。水熊虫还能承受比大洋最深处的水压再大6倍的压力,你还可以用百倍于人类致死量的放射线照射它们,它们也能轻松承受。说实话,在太空里遨游的时候,有些水熊虫甚至遭到了紫外线的辐射。要是没有大气层的保护,紫外辐射带有的破坏力极强。紫外线消灭了大部分水熊虫,但幸存者依然存在。
也许最让人惊讶的,还要数水熊虫耐寒的能力。绝对零度——零下459.67华氏度——是物质理论上可能达到的最低温度。当然,实际上没有任何物质能达到绝对零度,不过在实验室环境下,科学家可以人为逼近,世界纪录的最接近温度仅比绝对零度高一百亿分之一华氏度。在隐生状态下,水熊虫可以在零下458华氏度的温度下存活,这个温度仅比绝对零度高1.5华氏度,甚至比实验室外自然环境下的最低温度还要低。实验室外的最低温度大约为零下455华氏度,只存在于外太空最黑暗、最孤寂的角落中。
如何饲养宠物水熊虫,或者装作很会养的样子
好了,讲到现在,你肯定想养一只宠物水熊虫了吧?好消息:你们家后院就有。铲点儿泥土,倒进培养皿,然后加点儿水,把培养皿放在显微镜下,你就会发现这些憨态可掬、长着八条腿的水熊虫和其他许多微生物一起四处畅游。就算没有显微镜,你也可以往盘子里搞点儿泥土,然后假装养了几只。人生如戏,全靠演技。
这么说吧,在已知的宇宙里没有其他生物会经历的低温环境中,水熊虫也能存活。极端低温只有在疯子科学家的实验室里才存在。这对我们理解生命的本质有重要意义。作为地球生命的一员,水熊虫的生存环境相对友好。地球上有温暖的大气、无尽的水源和充足的阳光。但并非每个行星都如此。以我们身边的月球为例,月球的表面温度在零下280华氏度(约零下173.3摄氏度)到260华氏度(约126.7摄氏度),这对水熊虫来说不成问题。月球表面还有各种各样强烈的宇宙射线,这些射线能破坏DNA,要是你想在那儿传宗接代、传递基因,这就是个棘手的问题——对大部分我们已知的生物都是这样,但不包括水熊虫。水熊虫能自我修复被辐射破坏的DNA。而且如果水熊虫如此顽强,在宇宙中就肯定会有其他生物,其生命力更加旺盛,栖息在各种我们认定不适宜生命存在的奇特、残酷的环境中。因此,寻找地外生命之前,我们也并不一定非要先找到另一个地球。水熊虫的例子告诉我们,在你意想不到的地方,也有可能有生命在奋斗。
其实,水熊虫最想要的,无非就是在干燥的环境下幸存而已。这倒给了它们另一个好处:自身脱水之后,它们很容易被风吹起来,随风扩散到很远的地方。因此,从海底到山顶,世界上没有水熊虫的地方非常稀少。你怎么想我不清楚,但我是很荣幸能和水熊虫共享地球的。要我说,我们就应该把它们装进火箭,发往太空,让它们去其他星球殖民,这样外星人们就也能享受它们的陪伴了。不过这么做好像挺不负责任的,是挺不负责任的,是吧?
水蛛
问题:在陆地上生存就要面对难缠的捕食者,还要面临食物的竞争。
对策:有一种蜘蛛抛下了这些麻烦,跑到了水下。它们会用屁股制造一个充满氧气的大气泡,然后定居水下——是永久定居。它们是唯一终生都生存在水下的蜘蛛。
在陆地上生存可不像路边野餐那么简单——当然,你要是处于食物链顶端,那倒确实像是野餐。不过,如果你在食物链里“垫底儿”,那你就是别人的“野餐”。就拿蛛类举例吧,它们确实算得上是捕猎大师,但也有一大群动物以它们为食。因此,想要活命的蜘蛛可以藏起来,利用伏击的手段抓捕猎物,比如活板门蛛;或者可以模仿其他“口感不佳”的动物,比如隆头蛛,俗名又叫“瓢虫蜘蛛”,浑身长有红黑相间的斑点;再或者,你也可以学学水蛛,收好行李,彻底离开陆地。
我不想对蜘蛛的生活指手画脚,但它们真的不属于水生动物。不过,水蛛找到了一种非同寻常的生活方式。它们全身长满防水的绒毛,在游泳时会定期将屁股浮上水面,制造一个银色的气泡,然后再带着气泡回到水下。
我知道你在想什么。怎么又是一种拿屁股呼吸的动物?这些拿屁股呼吸的动物脑子出了什么问题?嗯……好消息是,蜘蛛不是这样的,它们其实是通过下腹部呼吸的。水蛛共有两种呼吸方式:第一,在水蛛的外骨骼之下有一个叫“书肺”(book lungs)的器官,因其具有一系列薄片状结构,形如书页而得名。书肺中充满血淋巴(hemolymph,相当于蛛形纲动物的血液),血淋巴能从空气中吸收氧气。第二,其外骨骼上的孔洞可以使氧气直接流向器官和其他组织。通过这两种方式,水蛛只需将腹部暴露在空气中,就能把嘴巴解放出来捕食了。
屁股:被低估的资源
曾有一位编辑建议我去做心理治疗,因为我特别喜欢写各种动物屁股的奇怪用途,但这其实不是我的错,真的。很多动物会拿屁股做奇怪的事情,或者说,会在别的动物屁股里做各种事情,比如隐鱼。我觉得拔高点儿说,就是因为我们把动物界拟人化了。隐鱼住在海参的屁股里,或者有一种水蛭特别喜欢生活在犀牛的直肠里,你认为这些很诡异?好吧,但在大自然千百万年的发展历程中不乏这样的“怪癖”。也许我说这些只是为了省钱不去做心理治疗?讽刺的是,只有心理医生才分辨得出来。
由于水蛛在水下筑巢,这样的呼吸方式极为有用。长时间在水中游泳既危险又耗费能量,因此水蛛会在植物之间结网筑巢。和它们的陆生近亲编织一大张网不同,水蛛的巢更像一个中空的球体,呈钟罩形,大小只须容纳水蛛的肚子就好——不过有时候它们也会把巢扩大到足以自由出入的程度。水蛛需要不时地浮出水面,将空气带到水下,储存在巢中,所以才能一直在水中生存。而且,如果它们活动不剧烈,浮出水面的频率也不需要很快,只需大约一天一次,其原因是,和在水面上一样,氧气可溶于水,也会从水中释放,因此水蛛消耗的氧气很快就能得到补充。
另外,雄性水蛛和雌性水蛛的生活稍有不同。雄性水蛛更加活跃,而雌性水蛛则更倾向于在巢穴中安然度日(它们也会在巢中哺育后代,随着后代的成长而逐渐扩大巢的空间)。说来你可能不信,水蛛的游泳技能很强,尤其是雄性水蛛。追捕小型鱼类或小型甲壳动物(如水虱)时,它们会以腿当桨,快速划动,推动身体前进。相对而言,雌性则更喜欢在家中伏击猎物,静候猎物撞上蛛网,然后再迅速出击。水蛛在把猎物拖进家中之前,还会先把巢扩大,带进更多空气,然后再“步入家门”,安享美餐。
上述的这些生活方式的区别可以解释水蛛的雄性比雌性体形更大的原因。你也许会觉得奇怪,因为我曾经说过,这种情况在动物界中并不常见。对蜘蛛来说也是一样,雄性比雌性长得更大的物种非常少,原因在于雌性蜘蛛需要更大的体形来哺育一大群后代,而雄性则更注重活动的灵活性。在陆地上,小体形有助于蜘蛛的活动,甚至还有某些种类的蜘蛛由于体形过小,能够通过喷出一根丝,让这根丝随风飘荡而“起飞”。这种让自己“飞行”的手段称为“飞航”(ballooning)。飞航的效果极佳,曾有报道称,离岸几百英里的水手都曾见过“会飞的蜘蛛”登上他们的船……也许,飞航的效果好得有点儿过头了。
母子关系可谓剑拔弩张
除生殖器官的区别外,同一物种两性间身体特征的差异被称为“性别二态性”(sexual dimorphism)。性别二态性可以体现在体形上,如水蛛,也可以体现在颜色、形态上,如孔雀。也许,将性别二态性表现得最明显的,还要属捻翅目(Strepsiptera)昆虫了。这是一种寄生在其他昆虫体内的小生物,雄虫看起来比较正常,有点儿像苍蝇,长有翅膀和腿脚什么的,而雌虫,说白了,就是一个装卵的袋子,没有眼睛,没有肢体,没有翅膀,甚至没有口器。它们侵入宿主的身体,并戳破宿主的腹部,将自己的生殖器官暴露在外。此时,就会有雄虫过来与之交配。数以百万计(你没看错)的后代出生后,将从母亲体内把母亲吃光,然后离开宿主的身体,走向世界。
然而,若要在水下生态系统中讨论活动的灵活性,结果就不一样了。你需要更大的体形,来更轻松地抵御水的阻力,所以雄性水蛛的体形更大,足也很长,可以帮助它们划水。这种体形有几个优势:首先,你的游泳能力越强,你就能越容易地捕获猎物,同时避免自己被天敌捕获;其次,从水面把一个气泡带到水下也是很费力的,因为带着气泡的水蛛自身的浮力会大大增加,此时,体形就是力量;再次,最大、最强壮的“泳者”也能接触到最多的异性。因此,和水蛛在陆地上的近亲不同,自然选择更加偏向“身材魁梧”的个体。
当然,搬到水下生活也会遇到很多困难。水下的捕食者和陆地上的一样凶狠,如何在水下进行呼吸也是个棘手的问题。不过换到一个新环境生活有一个很关键的优势——水蛛将占据一个更加有利的生态位,安居水下,抓一抓小甲壳动物。它们把陆地同类激烈的生存竞争抛在了身后,在水下独享垄断地位。想象一下,你从穷街陋巷迁居到一个与世隔绝的小屋里,就是小屋里水多了点儿——差不多就是这个感觉吧。
僵尸蚂蚁
问题:热带雨林里不刮风,真菌如何传播孢子是个大问题。
对策:蛇形虫草属的真菌会入侵蚂蚁的大脑,给它们“洗脑”,控制它们爬到树上特定的位置,并命令这些“僵尸”咬住叶片,最后夺其性命。随后,真菌会从蚂蚁的脑袋里迸裂而出,撒向大地。
以下的故事,估计你一个字也不会信:
有一种真菌,其孢子首先附着在弓背蚁的外骨骼上,利用酶溶解“猎物”的外骨骼,同时施加压力,将自己挤进蚂蚁的身体。在蚂蚁体内,真菌孢子开始大量繁殖,并会在接下来的三周内占据蚂蚁体重的一半之多。在整个过程中,“僵尸蚂蚁”的行为一切如常,还会爬来爬去,随心所欲地做各种事,而它的同伴则对种群中混入了这只“恶魔”浑然不知。
某一天,这只蚂蚁不见了。真菌“命令”它在中午时分离开蚁穴——总是中午。蚂蚁跌跌撞撞的,明显不正常。它被驱使着,爬到离地面10英寸(25.4厘米)高的一片树叶上——总是10英寸高。真菌已经为自己找好了最适宜生长的地方,这里有完美的湿度和温度,更关键的是,这里还正好位于附近一个蚁穴的蚂蚁外出的惯常路径上方。随后,真菌会继续“控制”它的“僵尸”宿主爬到叶片背面,用双颚一口咬住叶脉,咬得死死的,并最终结束它的性命。一切停当之后,真菌就会从蚂蚁的脑袋里伸出一条柄,并向下方的蚁穴路径抛撒孢子。就算蚂蚁只是位于路径附近,并未在其正上方,真菌的柄也能自动弯成一定的角度,保证孢子能覆盖在路径上来来回回的蚂蚁。更有甚者,多只被“僵尸化”了的蚂蚁还能反过来攻击这条路径上的同类,就像在路旁埋伏的狙击手,瞄准昔日的伙伴,将这个可怕的循环重新开启。
我隐约感觉你可能还是不信我,不肯相信这类真菌——蛇形虫草属真菌(Ophiocordyceps)——能够策划出地球上最惊人、最复杂的寄生关系,况且,这种真菌连脑子都没有(真菌其实并不属于动物,也不属于植物,但它们却能利用堪比顶级智慧生物的算计,创造出一种独特的“生物”——僵尸蚂蚁)。你肯定也不相信,这类真菌的不同种类,还会有针对性地攻击不同种类的蚂蚁。然而——这些都千真万确。这样的戏码每天都在上演,而且已经上演很久了——科学家曾在4800万年前的叶片上发现过“僵尸蚂蚁”标志性的咬痕。
真菌养殖专家
虽然弓背蚁种群会受到“洗脑真菌”的威胁,但有几种南美洲切叶蚁却需要和真菌共生。在热带,树叶有时候是有毒的,因此外出觅食的切叶蚁不会直接把叶片吃掉,而是将其咬断,带回巢穴。在蚁穴内,蚁群的其他成员会将这些树叶咬碎,再吐出来供一种真菌食用,蚂蚁再回过头来吃掉不断繁殖的真菌。不过,问题在于,这种真菌在生长中常常会被一种攻击性极强的霉菌污染。不要担心——蚂蚁也会引入一种特殊的细菌来对抗入侵的霉菌,保证对其有利的真菌能占领优势地位,避免竞争,持续为种群提供食物。
通过某种途径,“无脑”的真菌学会了利用蚂蚁作为其孢子的运输工具,这很可能是由于雨林中没有风来帮助其传播孢子。雨林中的植物太多、太密了。所以,为了广泛地繁殖,蛇形虫草属真菌花费上百万年的时间,与蚂蚁共同进化,学会了如何入侵它们、控制它们、命令它们前往丛林中的各个位置。说实话,这对蚂蚁来说还挺丢脸的,它们群体的社会性那么发达,却会被小小的真菌玩弄于股掌之间(就好比你被你家的盆栽洗脑了)。
科学家还是刚刚开始揭秘在真菌入侵过程中蚂蚁身体和神志发生的变化,但我们完全可以想象,这种变化绝对很难受。目前已经探明,这种真菌会释放一种神经调节素(neuromodulators),这种化合物能在蚂蚁的神经元上捣乱。不过,蛇形虫草属真菌对蚂蚁的控制也并非天衣无缝。爬出蚁穴时,由于神经调节素影响了肌肉功能,蚂蚁的身体会剧烈抽搐、颤抖,很像酒精对人类意识和平衡的影响,只是神经调节素对蚂蚁身体的控制更加细致。于是,在真菌的指挥下,这只“僵尸”步履蹒跚地离开巢穴,走向最适宜真菌生长的指定位置。
值得注意的是,蛇形虫草属真菌与一种人类致幻剂的原料——麦角菌是近亲。这两种真菌在精神控制上都很有一套,而且都经常为人类所用。举例来说,在青藏高原上,蛇形虫草属的某些真菌会攻击不同种类的昆虫。大约1500年前,有人发现了这种寄生现象,注意到牦牛在吞吃牧草的同时,还会吃下一些“小菜”——头上长着真菌柄的蛾幼虫。吃了这种“小菜”,牦牛会像大脑突然“短路”一样开始疯狂乱跑。由此,人们就开始贩卖这种被真菌感染了的毛虫。那时候,1盎司(约28.35克)这种毛虫就能卖出高达2000美元的天价,据传吃了之后能让人“重振雄风”。
青藏高原上的真菌攻击的是毛虫,它们可比自己那些攻击蚂蚁的近亲要活得容易多了。你可能会想,既然这些真菌已经成功“进驻”蚂蚁体内,它们又到底为什么要费尽周折,操纵宿主离开蚁穴,单独在雨林中行动呢?这是因为,蚂蚁也是相当足智多谋的动物,它们一眼就能看出同伴的行为不正常。如果一群蚂蚁中有一只开始出现异常的举止,它要么是生病了,要么很可能是被“洗脑真菌”给感染了,其他蚂蚁就会把它拖出蚁穴,扔在附近的一片坟场里。这种行为被称为“社会免疫”(social immunity),蚂蚁正是通过这种方式来避免有可能使整个种群灭亡的事件的。然而,在几百万年的时间里,以蚂蚁为主要宿主的寄生生物(如蛇形虫草属真菌)也在随着蚂蚁一起进化,并已想出更加聪明的对策。寄生性蚤蝇入侵火蚁也是一样的道理,它们没理由让宿主留在种群中等着被发现,所以就驱使宿主“离家出走”,找个清静的地方再终结宿主的性命。
为全年龄段的残酷儿童开设的僵尸蚂蚁养殖场
在很长一段时间里,科学家认为“洗脑真菌”只存在于热带雨林中。但2009年,蛇形虫草属真菌研究的专家,来自宾州大学的大卫·休斯(David Hughes)偶然看到了几张来自美国南卡罗来纳州的照片,一位女士在自家后院中发现了这类真菌。南卡罗来纳州的真菌和它们在雨林中的“兄弟”一样聪明,甚至还有所超越。在雨林中,树叶一整年都不会落下,你可以随时去咬,但在美国,由于四季分明,会出现落叶的现象。因此,北美洲的真菌会驱使蚂蚁去咬树枝,这样就不会受季节的牵制了。所以,如果你是蚂蚁,请记住:这世上没有绝对安全的地方,除了蚂蚁养殖场。当然,除非有人能开一家“为全年龄段的残酷儿童开设的僵尸蚂蚁养殖场”。
先告辞,我要去赚大钱了。
你还在听我讲吗?现在你相信了吗?我只能强调,我说的这些都绝对真实,而且人类到现在还没有解开这种寄生关系的全部秘密。比如,为什么真菌不把整个蚁穴的蚂蚁全部杀死,还要留下它们的性命,把它们作为运输工具,利用它们接触更多蚂蚁呢?一部分原因在于,也许“洗脑真菌”也会被某种其他真菌侵袭,等到“洗脑真菌”的柄从蚂蚁脑袋里钻出来之后,别的真菌也许会直接把这些柄切断。那假如发生了什么意外,有某种大自然的不可抗力把整个蚁穴毁灭了呢?“洗脑真菌”能自行找到其他蚁穴吗?科学家还有很多问题需要解决,但我们可以负责任地说,“洗脑真菌”把蚂蚁变成僵尸这样的奇观已经在自然界上演数百万年了。经过一次又一次随机的基因突变,蛇形虫草属的真菌终于学会对其宿主实施病态的精神控制了。
倭犰狳
问题:在沙漠中生存意味着你要忍受极端高温和极端低温的“冰火二重世界”。
对策:这种穴居犰狳将自己背上保护性的骨板变成了 “温度调节器”,其内部流通的血液不仅能够散去多余的热量,还能在需要时吸收周围的热量。
我以前犯过的最大的一个错误,就是说沙漠“毫无生机”——与事实截然相反——沙漠中充满各种各样的生物,数量十分庞大,昆虫、啮齿动物、蝙蝠……这些生物昼伏夜出,在气温相对舒适的晚上出来活动。不过,不论白天还是黑夜,在沙漠表面的平静之下,其实隐藏着一个热闹的世界——穴居动物的世界,而在所有的沙漠穴居动物中,最讨人喜欢、最引人注目的,就是生活在阿根廷的倭犰狳,它们还是地球上最稀有的哺乳动物之一。
倭犰狳的外貌特征非常奇特。这个小家伙的身体呈圆柱形,大小和你的手掌差不多,四只爪子非常巨大,是挖土打洞的利器。倭犰狳身上长有柔顺、漂亮的白色长毛,白毛上是一层粉红色的骨板,骨板从鼻尖一直延伸到臀部,覆盖它的整个后背,而且还非常平坦,能在它挖洞的时候帮忙将沙土压实。总之,跟其他犰狳相比,倭犰狳反而和鱼雷长得更像。
消失的肢体
在距离倭犰狳的栖息地几千英里外,墨西哥下加利福尼亚半岛的沙漠中,生活着另一种穴居动物,名叫“墨西哥鼹鼠蜥蜴”。为了便于在洞穴中移动,它的身形也十分奇特。墨西哥鼹鼠蜥蜴其实并不是蜥蜴,它属于一类独特的动物——蚓蜥(amphisbaenia)。墨西哥鼹鼠蜥蜴有蛇一样细长的身体,但却长着两只前肢用来挖土,然而它没有后肢,其后肢的位置只有一些隐藏起来的退化骨骼。于是这种动物就终日用前肢扒开沙土,在沙漠的地下蠕动。也许它的名字不如倭犰狳好听(倭犰狳的英文名字“pink fairy armadillo”直译叫作“粉红仙子犰狳”),不过那句话怎么说的,各有所长嘛。
虽然长相奇特,倭犰狳却能对地下的生活完美适应,完美到完全可以不必再回到地面上了(人们总说“适者生存”,感觉只有身体强壮的动物才能生存下去似的。其实,能生存下去的是那些最适应环境的动物。犰狳并非字面意义上的“身强体壮”,但却能与周围环境完美契合,这一点后面还会讲到)。正因如此,人们很少见到犰狳的身影,比如保育生物学家马里耶拉·苏佩里纳(Mariella Superina),她是研究犰狳的世界级专家,可竟然一次都没在野外见到过活的倭犰狳。由于缺乏数据,科学家甚至无法判定它是不是濒危。可你要是觉得,这种躲开沙漠的酷热白天和寒冷夜晚的低调生活十分舒适、悠闲,那可就大错特错了。
要知道,当倭犰狳挖洞时,其深度仅有半英尺(约0.2米),因此它们并不能像其他远离地面、住在更深洞穴中的动物一样,得到气候相对更加稳定的环境。白天地面温度升高时,倭犰狳的体温也随之升高;晚上地面温度骤降时,倭犰狳的体温也随之降低。生活在地面上的动物,一般会通过寻找阴影或聚集在一起来乘凉或保温,但这个办法在倭犰狳身上行不通。不过,倭犰狳却将自己的“盔甲”变成了一种精巧、简易的“温度调节器”,而不是用它来保护自己免受捕食者的猎捕。
每次我和别人说起这件事,总会招致反感,因为这好像会破坏倭犰狳的魅力。倭犰狳的骨板之所以呈现粉红色,是因为在其中有血液流通,而且血流量很大。骨板能显出血液的颜色,是因为犰狳体内没有多少黑色素,和多数生活在地下的动物一样,它们不需要黑色素来保护皮肤不被紫外线灼伤。在倭犰狳骨板里奔流的血液,帮助它们稳定体温。另外,倭犰狳属于哺乳动物,其身体能保持一定的温度,但由于它们整天生活在沙土里,没办法通过出汗来调节体温,因此只好另辟蹊径——如果需要降温,它们就将血液从体内输送到骨板内,血液就会冷却,就像汽车的冷却器降低冷却剂温度一样,只不过汽车冷却器用的是空气,而倭犰狳利用的是身体周围的沙土。如果需要升温,倭犰狳就将血液从骨板中抽回体内。
你可能觉得,沙漠的气温变化如此剧烈、如此快速,有点儿不可思议,你也许以为沙漠从早到晚都热得像个蒸笼。但其实温度是否变化的根本原因在于湿度。倭犰狳的家园,不论是在空气中还是沙土中,水分都很少。潮湿的空气保温效果极佳,这也正是热带地区昼夜温差小、气候稳定的原因。但沙漠干燥的空气会让热量迅速流失。这对昼伏夜出的动物来说是个好消息,这些动物夜晚出来寻找食物,白天则会躲回地下或灌木丛中。
朋友们,同胞们,扇起你们的耳朵来
通过血液来降温的智慧在各种沙漠动物的身上都独立进化了出来。比如大象,它们会呼扇耳朵来降温,因为大象的耳朵上布满血管。再比如袋鼠,它们会用舌头舔前肢,因为——你肯定猜到了——袋鼠的前肢上也布满血管。长着巨大耳朵的耳廓狐也是同理。说真的,耳廓狐长得太可笑了,这小家伙就仿佛先长出耳朵,后长出脑袋似的。
虽然生物学家都认定倭犰狳基本属于夜行性动物,但这不代表它们会在晚间凉爽的空气中跑来跑去。这是因为它们在地面上可以说很不中用。当然,没有贬低它们的意思,终生在地下生活,与昆虫、树根什么的为伴也是需要勇气和决心的,不过,在地面这个险恶的世界里,浑身白毛并不是理想的装扮,短粗的小腿和巨大的爪子也帮不上什么忙。因此,据一些有幸见过这种小生命真容的当地人所言,倭犰狳很可能只有下雨的时候才会钻出地面——因为那时候洞穴中可能灌满了水,也因为过大的湿度会妨碍它们控制自己的体温。除了通过粉红色的骨板调节体温外,倭犰狳也必须时刻让自己柔顺的皮毛保持干燥,不然就会有冻死的危险(前面提到的犰狳专家玛利亚拉·苏佩雷娜曾拍摄过一期节目,在节目中,她和她的团队向沙漠中倾倒了好几坛水,试图把倭犰狳逼出来,但最终还是失败了。不过至少沙漠植物会感谢她的)。
话题好像越来越沉重了,好吧,我道歉,我们不该这么对待这种地球上最可爱、最神奇的生物。我必须得说,不只粉红色的“盔甲”,倭犰狳的其余各项特征也都非常适合在干燥的地下世界生存。要是评选“地球上最可爱地下沙漠哺乳动物奖”(这个奖的名字还得再下点儿功夫),那它一定能摘得桂冠,然后我们再继续评出第二名、第三名……以及最后一名。
我们下一篇的这种穴居动物,一定是这个奖项的最后一名。
裸鼹形鼠
问题:掘穴动物的生活,充满了来自地道的挤压烦恼。
对策:裸鼹形鼠进化出了极有弹性的松弛皮肤来帮助自己在地道中顺畅地移动。噢,还有,这种动物体内含有的一种物质——透明质酸,让它对癌症有了免疫力。
借着这个时机,我得承认我胳膊肘上有多余的皮肤。提醒你,不是哪儿都有——只有肘部有。我承认,要是拉一拉那里的皮肤,还挺有弹性的。
如果我的胳膊肘是一种动物,那一定就是裸鼹形鼠了。倭犰狳还蛮可爱的,但裸鼹形鼠简直就是一根长满皱纹的香肠,还全身都是多余的皮肤。从嘴唇里伸出的几颗巨大门牙,让裸鼹形鼠在用牙刨土的同时不致被泥土呛死。严格来说,裸鼹形鼠并非全裸,在它们松弛的身体两侧,从头到尾长着很多长毛,在黑暗的地道中,这些长毛是对触觉极其敏感的触须。在这种情况下,裸鼹形鼠其实已经不再需要眼睛了,所以它们的眼睛退化了,萎缩成了两个黑色小圆点。综上,你也不难理解为什么裸鼹形鼠会在“地球上最可爱地下沙漠哺乳动物奖”的排名中垫底了吧!
前面讲倭犰狳的时候,我提到过穴居动物对付高温或低温的一些办法——挖更深的洞,或者聚在一起。裸鼹形鼠也会采取这两种办法。裸鼹形鼠的每个群居种群内都拥有高达300只个体,而且,和倭犰狳区区6英寸(约0.2米)深的地道相比,它们可以挖出6英尺(约1.8米)深的复杂地道网络。如果周围凉下来,它们就在巢穴中互相依偎,如果温度升高,它们就撤退到更深的地道中,寻求深处更加稳定的气候。
多余的眼睛
生活在洞穴或地道中的动物眼睛退化或根本不长眼睛,其实是很普遍的现象。看起来,眼睛这种器官也许应该留着备用,但你要想好,保持眼睛的功能也需要大量的能量和资源,而眼睛退化,就可以为其他特征的进化提供条件。况且,没有眼睛就少了一样容易受伤或被感染的器官,这在阴暗肮脏的地下也是必须考虑的。因此,盲鼹鼠(一种与裸鼹形鼠没有关系的穴居动物)干脆抛弃了自己的双眼,用皮毛盖住了眼窝。这就好像你时时刻刻都戴着墨镜,只不过这副墨镜是皮肤做的,摘不下来。好吧,这么说好像一点儿都不像墨镜。
事实上,裸鼹形鼠的地道也是很繁忙的。裸鼹形鼠在其中穿行不息,就好像血管里流动的血细胞。同时地道也非常狭窄,这就进一步促使它们进化出了松松垮垮的皮肤。皮肤长成这样有助于裸鼹形鼠更轻松地穿过地道而不至于损伤体表,到了从潜入“地堡”的捕食者手中逃脱的紧要关头,这种适应性进化还是挺有用的。
裸鼹形鼠的皮肤能长得如此松垮,都要归功于一种名叫“透明质酸”(hyaluronan)的物质。在动物体内,透明质酸是细胞外基质(extracellular matrix)的组成成分,细胞外基质则是由多种物质共同构成的网架结构,能将全身细胞联结起来——这也正是我能拉动肘部皮肤的原因之一。然而,在裸鼹形鼠的皮肤中,透明质酸分子的长度是人类皮肤中透明质酸分子的10倍,因此裸鼹形鼠皮肤弹性极佳。这种独特的进化还带来了另一个有益的结果——裸鼹形鼠得到了对癌症近乎绝对的免疫力。
一般的透明质酸(比如我们人体内的透明质酸),能够向细胞发送信号,促进细胞分裂。而裸鼹形鼠体内“加长”的透明质酸分子则能阻止细胞分裂,这正是癌症研究者的梦想。简单来讲,癌症就是细胞的异常分裂,这种情况在裸鼹形鼠体内不会发生。如果科学家能找到办法改变人体内透明质酸分子的结构,也许就能阻止肿瘤的疯长。不过,这项研究至今依然处于起步状态,也许有朝一日,裸鼹形鼠可以引领科学界在癌症的预防和治疗上取得突破。
一辈子不得癌症是很不错,然而你也许会觉得,一直这么裸着身体似乎也不太好——你说得没错。这种时候最能体现互相依偎取暖的好处。在洞穴内,裸鼹形鼠种群的个体之间非常亲密,有时甚至可以互相抱在一起,摞起四层。此时处在最下层的裸鼹形鼠几乎呼吸不到空气,不过它们已经完全适应了低氧环境,而且,如果不这么聚在一起,独处的个体是无法在夜间气温骤降时存活的。
独处的个体在低温下无法存活,是因为裸鼹形鼠虽然属于哺乳动物,却无法保持自身的恒定体温。听起来,抛弃恒温能力有点儿浪费,但其实这种能力也没有你想象的那么好。爬行动物必须每天靠晒太阳才能让体温升高;哺乳动物呢,需要消耗大量的能量来维持体内“小火炉”的燃烧。“燃烧”就需要“燃料”,可这对每天只能在地道里踅摸植物块茎吃的裸鼹形鼠来说实在是太奢侈了。说实话,穴居动物在觅食时耗费的能量可以超过地面动物4000倍,所以为了降低能量消耗,裸鼹形鼠放弃了维持体温的能力,而选择投入同伴的怀抱。
要说种群中谁最热衷于拥抱,那一定是“女王”了。和鼓虾类似,裸鼹形鼠种群也有罕见(至少对非昆虫类的动物来说很罕见)的社会性,其种群由一名“鼠后”统治,“鼠后”要比其“子民”的身体更长,因为在它“即位”之后,其脊椎骨之间的间隙进一步被拉长了。在种群中,只有“鼠后”一只雌性有生育能力,它每天在地道中来回踱步,通过抑制其他成员的生育能力和巡视整个种群来巩固统治。作为统治者和怀胎的繁忙母亲,“鼠后”必须时刻确保体温处于理想状态,因此会比种群其他成员花上更多的时间“抱团取暖”。
一个很聪明、又有点儿死脑筋、也很喜欢别人帮忙挠痒痒的人
还有一种体形大得多的穴居哺乳动物,是生活在澳大利亚的袋熊。袋熊敦实、可爱的样子让人忍不住喜爱之情——至少这名生物爱好者没忍住。1963年,彼得·尼克尔森(Peter J. Nicholson)描述了他钻进袋熊的洞穴,并与一只雄性小袋熊相遇的故事。“它有时候会走向我,闻闻我的胳膊,好奇地盯着我的脸和头发看,而那时我就会模仿它们友好的咕哝声。”他写道。在此后三个月的接触中,这一人一袋熊常常会跟着对方行动,有时甚至还会在白天一起坐在洞穴门口。“在我的印象里,它像是个很聪明、又有点儿死脑筋的人,”尼克尔森如是总结道,“也很喜欢别人帮它挠痒痒。”
裸鼹形鼠失去了维持恒定体温的能力,基本上也把眼睛抛弃了,它们是生物进化无方向的一个例证[达尔文本人拒绝使用“进化”一词,因为“进化”(evolution)一词最初的拉丁语义是“展露”或“出现”,容易暗示进化似乎具有某种趋向完美的方向性。他更喜欢“具有修饰的遗传”(descent with modification)的说法]。当然,在38亿年的生命历史中,地球生物从包含有机分子的原始汤进化而来,确实越来越复杂了,但较为高级的“进化产物”,比如眼睛,在不需要的时候也完全可以退化消失。达尔文的理论是,生物并不一定会朝着“完美”的方向进化,而是会朝着最适应环境的方向进化,实例就是看似在退化的裸鼹形鼠。他的这种观点,怎么说呢,并没有被普遍接受,因为这就意味着人类也只是凑巧进化出了高智商而已,并没有被某种更高级的力量所偏爱,不管我们的自我感觉多么良好,人类和其他动物也别无二致。虽然发明了衣服,但谁说我们不是和裸鼹形鼠一样“赤裸”呢。