被吃掉你可就完蛋了
在本章中,一种海洋生物甩出的黏液呛死了鲨鱼;一种壁虎完美地把自己扮成树叶。
统计数据不会说谎:在动物界,被吃掉是所有成员的首要死因,从地球有生命以来就是如此。在漫长的生命历史中,各种动物进化出了很多令人印象深刻的对策来应对捕食者。比如,有一种蝾螈,它们的肢体要是被捕食者(或者同类)吃掉,还能再长出新的。而且,如果你好奇的话——没错,有朝一日,我们人类也能利用同样的原理重生自己的肢体。
盲鳗
问题:鲨鱼长着巨大的牙齿,还一副凶神恶煞的样子。
对策:盲鳗形如鳝鱼,能在转瞬间从体内的腺体里分泌大量黏液,粘住捕食者的鳃,把捕食者活活呛死。
尽情吐槽你生存的环境吧,但至少环境是不会变的。你周围也许极端炎热、极端干燥,或者极端寒冷,没问题,至少生物是可以适应这些环境的,比如沙漠环境,是完全可预见的。然而,更加让人头疼的是和你一起进化的捕食者。它们适应着你的进化,你长出盔甲,它们就长出更大的牙齿;你加快速度,它们就学会更灵敏地感知。这种时候,动物想出的对策一般会非常有创意——多有创意呢,比如说,甩出黏液把鲨鱼给呛死。
光听“盲鳗”的名字可能还没什么气势,但这种动物其实值得更多关注。盲鳗长得很像鳝鱼,它们生活在海底,并在海底觅食蠕虫,偶尔也会寻找鱼类的尸体。当盲鳗找到一顿“死鱼盛宴”时,这种喜食腐肉的“清道夫”就会把遗体吃个干干净净。它们会在鱼身上钻个洞,从遗体内吞食鱼肉——还不仅仅用嘴吃肉,连盲鳗的皮肤都能吸收从腐肉上渗出的营养物质。
可这样就会有个问题。如果盲鳗整天把脸埋在死鱼身体里,眼睛就派不上用场了,其命运可能会任由鲨鱼、鳗鱼等捕食者摆布。而且说实话,盲鳗长得就像弯弯曲曲的肉肠,看起来很美味。不过幸运的是,盲鳗拥有动物界最新奇的防御手段之一——黏液武器。
如果盲鳗打个喷嚏,那是不容小觑的。其体内有一百多根特化的黏液腺,要是你不幸与这种动物起了冲突,这些腺体就会一齐工作,瞬间喷出一个黏液的旋涡。在你我这些透过水缸观察盲鳗黏液的人类(是的,真的有人出钱聘请科学家干这种事,我很羡慕)看来,这种武器可能不算什么,但对有鳃的动物,比如饥不择食的鲨鱼来说,这可意味着面临窒息的威胁。
盲鳗黏液本身的成分很特殊,这一点我们稍后再说。我要先讲讲鱼鳃的工作原理。你可以把鱼鳃想象成外置的肺。我们的肺中充满了毛细血管,这些毛细血管里的血液会从空气中吸收氧气。同理,鱼鳃中也有很多吸收水中溶解氧的毛细血管。人类必须时刻保证有空气流入肺脏,鱼也一样,氧气不会自动钻进它们的身体,所以你能看到它们总是在吞水,这其实是让水流经鳃的过程(鲨鱼必须一直游动才能保持呼吸,但也并不是说一旦停止不动所有鲨鱼都会死去。对部分种类的鲨鱼来说是这样的,但也有一些生活在深海海床上的鲨鱼,可以像硬骨鱼一样,通过口腔抽吸海水来呼吸)。
一个黏液睡袋
鹦嘴鱼住在天堂般的珊瑚礁群中,它们不会等到被袭击时再被动地释放自己的黏液。在珊瑚礁中入睡前,鹦嘴鱼就会分泌黏液,并把黏液做成一个围着自己的茧形睡袋。要是有捕食者游过来,这个黏液“睡袋”能有效遮蔽鹦嘴鱼的气味。另外,如果其他鱼类入侵了鹦嘴鱼的领地,这个“睡袋”也能成为极为高效的警报系统。综上,也许你讨厌黏液,但至少地球上有两种动物非常喜欢呢。
说回黏液的话题。盲鳗体内的上百根黏液腺里有两种不同的细胞,一种分泌普通的黏液,但另一种,能够发射出强度极高的纤维丝,每根可达6英寸(约15.2厘米)长。换句话说,一个0.004英寸(约0.01厘米)长、0.002英寸(约0.005厘米)宽的微小细胞就能够射出一条半英尺长的丝线。这……就非常不可思议了。
但事实就是这样的。其中的奥秘就在于这些丝线是如何缠绕的,它们通过一种水溶性黏胶缠绕成一个个椭圆形的小“线球”。当盲鳗有麻烦时,它就会收紧黏液腺周围发达的肌肉,发射出黏液和许多线球,一旦这些线球中的黏胶溶于水,丝线就会展开呈云状。丝线“炸开”释放的能量有助于云状黏液的扩散,当盲鳗在这团物质中四处游动试图逃跑时,只会让云状黏液扩散得更大。
盲鳗每次释放的黏液中大约共有6000根这样的纤维“丝线”,这些“丝线”可以很轻易地卷进捕食者的鳃。这种防御手段太有效了,甚至让科学家最初认为盲鳗是专门使用黏液攻击鱼鳃,而不是制造出一大团“黏液云”,然后自己躲进去避难,因为他们从没在捕食性鱼类的胃中发现过盲鳗,反而在没有鳃的动物,比如海豚和海狮的胃中发现过。另一个支持他们这样想的证据,是盲鳗只有在受到刺激时才会喷射黏液。揉捏盲鳗的身体,黏液就会从被你揉捏的部位分泌出来,其他部位则没有。假如刺激盲鳗的不是你的手,而是鲨鱼的嘴,黏液就成了对付刺激源的有力手段。
一张牙医用“橡皮障”,引领一个科学发现
确认盲鳗的黏液是一种防御性武器的实验可以说是我见过的最有趣的实验了,至少用的器材是最有趣的。这个实验用到了一条盲鳗、一个石斑鱼的鱼头、一根PVC(聚氯乙烯)塑料管、一根虹吸管,还有一张“加厚的牙医用“橡皮障”。研究人员想知道盲鳗的黏液是否真的会影响流经鱼鳃的水流,所以他们先用“橡皮障”盖住了塑料管的一端,把鱼头塞进“橡皮障”,让鱼嘴张开,再把虹吸管安置在塑料管的另一端。把整个装置和一条盲鳗放进水槽后,研究人员打开了虹吸管,然后“用镊子刺了一下盲鳗的尾巴,刺激它分泌黏液”。虹吸管把黏液全部吸进了鱼嘴,继而进入了鱼鳃。整个实验里,石斑鱼放弃了尊严,盲鳗则放弃了黏液,不过也因此得出了至关重要的结论——盲鳗确实进化出了一种武器化的黏液。
看了不幸的鲨鱼等捕食者与盲鳗纠缠的录像,我简直要同情它们了。你几乎可以在它们咬住猎物身体的同一时刻看到它们痛苦的反应。黏液的旋涡喷了出来,然后捕食者会猛烈摇头、张嘴、全身抽搐、迅速撤退,拼命想把黏液从脸上弄掉。要是所做的努力失败,它们最终就会窒息而死、沉入海底,并成为海底生物的一顿盛宴。虾、蟹、细菌都会远道而来。当然,做好事不留名的盲鳗也会加入,共享美餐。
美西钝口螈
问题:腿要是没了就太惨了。
对策:美西钝口螈的腿如果者咬掉,还可以再长出新的来。
算我走运,手里的这只蝾螈已经死了,不过应该说是这只蝾螈幸运,因为我绝对算不上优秀的两栖动物医生。我像狙击手一样深吸了一口气,轻轻拉紧蝾螈的肢体,然后拿起剪刀剪了下去……但没有完全剪断。我是透过显微镜进行观察的,所以视野是上下左右颠倒的。剪刀顺利通过了肱骨,但这块骨头并未像我想象的那样会一下子折断,或者裂开,而是轻微地嘎吱作响。剪子尖总是在完全穿透肢体之前就相交了。慌乱中,我再次拉紧这条上肢,再次剪下一刀,但还是得不到放大的清晰影像,我又失败了。我再剪,再调焦,再失败,最后一剪,才终于分离了这条上肢。
我把视线从显微镜上移开,看着这只4英寸(约10.2厘米)长的蝾螈。它全身都包裹在白色的纸巾里,深红的外鳃从脑袋后面伸出来,残肢的伤口处血淋淋的。这是一只生活在墨西哥的美西钝口螈。平时,若你切下它的一条肢体,只需一个月的时间它就能再长回来,每一部分都功能完好。哪怕除去一部分大脑、下巴或者脊柱,这些组织也能照样再生。身体上的伤残并不会给美西钝口螈的生活带来任何烦恼。
我要说明,我可不是在什么黑心宠物诊所里虐待动物,我是在加州大学欧文分校的肢体再生实验室里做实验。这个实验室由美国国防部出资建设,他们希望能在此替受伤的士兵找到治愈的力量。在这里工作的杰出科学家给了我一只死亡的蝾螈标本,因为我明显不具备为活蝾螈动手术的资格。这些科学家认为,由于控制美西钝口螈再生能力的基因人类也拥有,所以问题不在于我们究竟能否再生肢体,而在于我们何时才能找到实际操作的方法。而且他们还相信,在这间实验室中对蝾螈(那些活体标本,不是我解剖的那条死的)进行的实验,将带领他们实现这个目标。
那次把蝾螈投进火中的实验……必须是白做了
在欧洲民间传说中,蝾螈一直备受崇拜——不是因为其再生能力,而是因为在传说中,它们对火焰有免疫力,比如,它们不会被火烧死。据说,它们是在烈焰中诞生的。这个说法挺拉风的,不过八成不是真的,因为两栖动物的皮肤潮湿又光滑,它们应该是所有动物里最怕火的。还真有个博物学家曾经做了实验,他就是著名的古罗马作家老普林尼(Pliny the Elder)。说是“实验”,其实就是把一条蝾螈扔进火焰中。结果是可以预料的。很遗憾,人类在通往知识的道路上并不是一帆风顺的,路上总有……烧焦的蝾螈之类的。
生物的进化总是让我无比惊叹。从某种程度上说,不管是动物、植物还是细菌,地球上所有的生物都是近亲,因为生命之树起源于同一个祖先,经历了数十亿年的时间,生出无数分枝,发展出我们如今看到的种类繁多的生物。在漫漫时间长河里,生物不断进化着,同时,新物种也不断从已有的物种中独立出来,并延续新的血脉,但新物种和已有物种依然享有一个“共同祖先”(common ancestor)。因此,我们的DNA和大猩猩的几乎完全相同,因为人类和大猩猩拥有相对较近的共同祖先,但我们和美西钝口螈的基因差异就比较大,因为人类和蝾螈的共同祖先相对较远。然而,我们还是拥有那些用于肢体再生的基因,从这个层面上讲,人类也有一部分基因和美西钝口螈一样——我们只是不像美西钝口螈那样利用这些基因罢了。
肢体再生基因给美西钝口螈带来的好处显而易见。蝾螈是水生物种,有种类繁多的水下捕食者觊觎它们(至少,曾经有许多捕食者。如今,美西钝口螈可能只存在于实验室中了,墨西哥城的扩建把它们赶出了湖泊栖息地)。要是捕食性鱼类咬掉了它的胳膊,肢体再生的能力能让美西钝口螈继续在湖底爬行生活。而且仅仅是捕食者也就算了,它们还会咬下同类的肢体,这种案例还真不少。所以肢体再生保证了美西钝口螈能持续捕猎维生,更不必说举行它们那套复杂的交配仪式了。
听起来还不错吧?那咱们也学学肢体再生吧,反正也有相同的基因。告诉你,没那么容易。
相比肢体再生,我们人类受伤后会长出瘢痕组织,这非常适应人类的进化。然而美西钝口螈从不长疤——我要说明白,肢体再生分好几个步骤,起初它们也会长出一些瘢痕组织,但会随着生长进行而消失。为什么呢?为什么我们的身体那么喜欢长疤,而美西钝口螈却告诉我们伤处是可以再生的?这其中详细的科学原理尚不清楚,但一些线索显示,在美西钝口螈进行再生时,其免疫系统承受着极大的考验。蝾螈体表覆盖着一层免疫性极强的黏液,可以为其体内免疫系统分担工作,但我们人类却没有这种条件。要是直接细菌感染死亡了,胳膊长出来了又有什么用呢?
在美西钝口螈肢体再生的过程中,我们已经确认,有一种生长因子起到了重要作用。这是一种促进组织生长的蛋白质。你拿起镊子和剪刀给美西钝口螈做个截肢手术,这些生长因子就会调动伤口周围的细胞,开始重建失去的结构。你要知道,肢体再生需要重建多种组织——骨骼、肌肉、皮肤……机体需要非常详尽的指令才能把细胞置于正确的位置。美西钝口螈并不是在单纯地复制组织,它还要知道何时开始打造关节什么的结构。
当894A遇上664A:一段两栖动物的爱情故事
我很荣幸,在实验室中见识了美西钝口螈的交配仪式,我把这个故事起名为“当894A遇上664A:一段两栖动物的爱情故事”。一名研究人员把标本894A(下文称为“雄性”)和标本664A(下文称为“雌性”)共同放在一个水槽中,水槽里还装饰着几块漂亮的石头和几根塑料植物。
一开始,求爱进展缓慢。双方都没怎么动弹,只是默不作声地盯着对方,毛茸茸的鳃前后呼扇着。接下来,第一次接触出现了——雄性慢慢地伸头接近雌性,轻轻顶了顶它,然后向对方的泄殖腔进发,把吻部伸向了对方的身下,爱抚起它的“私密部位”来,看样子像是要把它掀翻。然而,雌性一动也没动。雄性似乎有些泄气,它停下了动作,用力甩甩尾巴,转身离开了。雄性在水槽那头独自待了会儿,其间,两方继续对视。最后,雄性再次接近雌性。它抬头看看我,像是在寻求帮助——至少是询问建议似的,突然——它吐了。爱情故事结束了,894A和664A,命里没有缘分。
综上,让人类学会肢体再生也不是激发我们和美西钝口螈的共有基因那么简单。这是很复杂的过程,更像是一个调控那些基因制造的生长因子的过程,所以这些实验室的目标就是解密美西钝口螈肢体再生的详细步骤,未来,使用正确的方法将生长因子应用到伤口处。
听起来有点儿像天方夜谭吧,我知道。但我还要强调,那些研究人员公认,通过美西钝口螈的帮助,我们解锁人类肢体再生的奥秘就只是个时间问题。等到实现的那一天,我们可以再回头看看我浪费科学家时间的这一天,我把科学的进步拖慢了一些。
我向全人类道歉。
乌贼
问题:对海洋动物来说,有时候硬壳也保护不了你。
对策:乌贼进化出了动物界最令人惊叹的易容术,它们能在片刻间融入任何背景。
在避免被吃掉这个问题上,动物们奇招辈出:盲鳗用的是主动防御的方法,全身都能发射“鼻涕”;美西钝口螈则“消极”得多,经常给自己截肢;但乌贼逃避捕猎的方法就神奇多了——它们会使用地球上最令人惊叹的易容术来躲避追踪。
咱们先暂停一下,回到五亿年前,去见见乌贼以及其他头足纲动物(如章鱼、鱿鱼)共同的祖先。与我们今天看到的这些拥有柔软身躯的动物不同,头足纲动物的祖先身上还有坚硬的外壳保护自己。不过这种自卫方式有一个很大的缺陷——会让动物变得动作迟缓、举止笨拙,看看目前仅剩的一种带壳头足纲动物——鹦鹉螺吧,它们整天尴尬地游来游去,偶尔撞上个珊瑚什么的,活像打了动物镇静剂似的。
所以,也许是因为海洋里出现了某种强势的捕食者,某种能够咬碎硬壳的巨兽,导致悠闲的头足纲动物失去了优势。但这些动物可不会就此被打败,反而找到了其他的生存办法。它们纷纷抛弃了外壳,进化成各种不同的新物种,使用各自不同的对策存活(辨认乌贼的祖先可以通过其体内冲浪板形的内骨骼,这块骨骼帮助它们控制自身浮力)。鱿鱼的游泳速度快,章鱼能把自己的身体塞进任意的狭小缝隙里……但在所有头足纲动物中,乌贼的自卫方法才是最大胆、最新奇的。
还没有哪种背景是乌贼无法融入的,海藻、珊瑚、沙地,甚至连国际象棋棋盘这样的人造图形也不在话下。乌贼几乎可以在一瞬间改变外表,简直令人叹为观止。追捕一只乌贼到一片水草地里,它就会藏起来,转变自己的体色、花纹甚至皮肤的质地,然后低调地等待着,和植物一起随着水流微微摇摆。它们会等你主动离开,可要是你继续接近,乌贼就会放弃伪装,转身逃走,还要朝身后喷上一股墨汁。
乌贼神奇的变色能力来源于其皮下的三层特殊结构。最底层赋予皮肤白色的底色,中间层是一层具有光泽的平面,通过反射光线,成为绿色或蓝色,不过最有趣的还要数最上面一层。最上层里面有许多色素细胞(chromatophore),每一个囊状的细胞内都含有特定颜色的色素,橙色、红色、黄色、棕色、黑色等,其周围与细小的肌肉相连。当乌贼想要呈现某种特定的颜色时,它就会收缩与特定色素细胞相连的肌肉,把色素细胞拉大至5倍,扩展其面积进而更多地展示这种颜色。
穿上梦的颜色,爱情不再遥远
乌贼有时会被称作“海中变色龙”,但这其实不太恰当。倒不是因为变色龙不会游泳,而是因为这两种动物的伪装用途其实不太一样:变色龙改变颜色并不单纯是为了融入环境。一个证据就是变色龙的身上有时会同时出现鲜艳的红色、蓝色和绿色,除非是想融入一盒蜡笔,不然这算什么伪装呢?事实是,变色龙也会把体色当作潜在的求偶信号,而且也会用体色来帮助调节体温。如果它们觉得冷,就会把体色变深来吸收更多的阳光,要是太热了,就再把体色变浅。你就当它们穿了一件一年四季永不过时的完美外套吧。
由于乌贼的色素细胞与肌肉和神经相连,这些神经直接受大脑控制,所以它们能以难以想象的速度改变体色。乌贼的“灯光秀”可达到十分复杂和精巧的程度,有些种类甚至能在全身完成“脉冲波”一样起伏的变色,它们也许把这种方式当成一种警告——“我是认真的,你别过来”,或者一种催眠猎物的方式。潜水员曾见过这样的场面:乌贼在接近猎物时,突然点亮了它们的触手,并开始高频、无规律地闪起光来。与此同时,它们一下子伸出了触手,抓住并绑紧了猎物。
协调以上这种易容术的是一颗强劲的大脑。一般来说,无脊椎动物和脊椎动物(比如人类)相比智力较低,这没什么大不了的,因为无脊椎动物大部分都有其他长处,比如坚硬的外骨骼、像水熊虫那样脱水后复生的能力,但头足纲动物绝对是个例外——它们聪明得可怕。在实验室中,乌贼能学会走迷宫,章鱼学会逃出水槽,在房间里大摇大摆地走过也不是什么新闻(好吧,也许和高等动物比也不算什么,但已经很厉害了)。这种智力在捕猎时是不可或缺的,但同时乌贼也要靠脑力来调整防御,它们得分析周围的环境,并将环境信息“翻译”成身体表面的伪装。
有时乌贼甚至会将高超的易容术用在同类身上。以生活在澳大利亚的雄性澳大利亚巨乌贼为例,它们会利用易容术“反串出场”,借此与雌性发生关系。巨大的雄性澳大利亚巨乌贼完全支配着雌性,为伴侣站岗,攻击一切试图接近的入侵者,而体形小一些的雄性则会改变体色,模仿雌性,还会把腕足变成怀抱卵囊的样子,一般雌性抱着卵囊时就不再进行交配了。于是,狡猾的雄性乌贼就有了趁机“偷腥”的机会——处于支配地位的雄性不会攻击它,因为它是“雌性”,它也不用担心支配者会向自己求欢,因为在别人眼里它已经不接受求爱了。如此这般“反串出场”,就可以在支配者眼皮底下和雌性暗通款曲,将头脑灵活而非肌肉发达的基因传递下去。
名字里带“巨”或者 “大”的动物,大概都不好惹吧
我不是危言耸听,但我劝你以后还是别再下海了,乌贼有几个体形巨大的近亲——大王乌贼和巨枪乌贼,它们会把你吃掉的。好吧,确实没有这些动物攻击人类的记录,不过它们的身体巨大得简直让人不敢相信。大王乌贼身长可达40英尺(约12.2米,不过公平地说,大王乌贼两条超长的触手占了这个数据的绝大部分),然而,虽然巨枪乌贼身长仅14英尺(约4.3米),但它们却比大王乌贼更凶残,体重可超过1000磅(约453.6千克),是地球上最重的无脊椎动物。大王乌贼的触手上有吸盘,边缘呈锯齿状(它们的天敌抹香鲸,嘴边经常有圆形的伤痕),但巨枪乌贼的触手则更为恐怖——上面长有可旋转的倒钩。现在你不会觉得我是危言耸听了吧?
噢,还有一点差点儿忘说了:乌贼都是色盲。我先给你点儿时间接受,然后再遗憾地告诉你,没人知道这种动物到底是怎么完美匹配周围颜色的。不过,2015年的一项关于加州双斑蛸的发现也许能提供线索。研究人员采集了加州双斑蛸的一小块皮肤,皮肤上附着有色素细胞,并在实验室中将这块皮肤暴露在光线之下。结果色素细胞自己拉伸了,明显没有受到其大脑或眼睛的支配。另外,科学家还在加州双斑蛸的皮肤上发现了一种光敏蛋白,这种光敏蛋白在人类眼球中也存在,因此,似乎可以说它的皮肤是通过某种方法在自行感知颜色。这种蛋白在其体内的功能与在人类身上的是否一致还有待研究,但我猜是一致的。
也许乌贼无法靠眼睛来辨识颜色,但它们却对不同环境的差异异常敏感。厉害的是,乌贼只需将皮肤调整成三种模式,就能应对各种不同的环境。首先是“单色”模式,基本上就是某种纯色调;以及“斑驳”模式,看起来有点儿像电视屏幕的静电干扰(还记得电视有静电干扰的那个时代吗?);最后是“迷彩”模式,皮肤上的颜色会分成一块一块的,像是国际象棋的棋盘。这三种模式,再加上色素调成的不同颜色,乌贼就能隐身于任何背景之中。“单色”模式适合颜色均一的沙地,“斑驳”模式适合颜色更加复杂的沙地,而“迷彩”模式则能适应颜色更为丰富的环境,比如珊瑚礁。
综上所述,乌贼虽然失去了保护性的外壳,但却依然成功地从捕食者嘴下幸存了。还有一些“伪装大师”,它们不想搞什么麻烦的灯光秀,而是会选择一套装束,坚持到底。这类“伪装大师”中,我要首推马加平尾虎。是的,这是它们的学名。而且,没错,它们对得起这个名字。
马加平尾虎
问题:和低地纹猬一样,壁虎在马达加斯加岛也是不少捕食动物的盘中美餐。
对策:马加平尾虎模仿树叶的功力出神入化,连叶脉等结构都能模拟得惟妙惟肖。
网络上曾经流行过一张照片,照片里,一条小龙站在一根树枝上,背上长着翅膀,皮肤是红黑相间的。小龙的眼睛也是红色的,看起来就像魔鬼,尾巴上有几个缺口,像被火焰烧过似的。这张照片当然是伪造的,不过也没你想象的那么假。制作这张照片的人只是给这条“小龙”加上一对翅膀,也许还调了调颜色,但这个生物剩余的部分都绝对真实。
那其实是一张马加平尾虎(satanic leaf-tailed gecko,直译为“撒旦平尾虎”)的照片。马加平尾虎是平尾虎属的14个已知种之一,生活在马达加斯加岛。我个人认为,这类生物是进化史上最大的赢家,其伪装的能力强到可怕。不是因为它们长得像恶魔一样,而是因为,你可以在它们身上看到自然选择的力量有多么强大。
如果不是刻意寻找,我相信你根本挑不出树叶堆里的马加平尾虎。它们的脊背是白色的,尾端有放射状的白线,模仿了树叶的叶脉。它们的尾巴看起来就像是屁股上长出来的一片叶子,边缘处还有破损的缺口,像是即将枯萎一般。马加平尾虎还会卷起自己的整个身体,把伪装进行到底——要是没有肉体、血液、器官什么的,它们看起来真的和一片死透了、卷起来的枯叶没两样。那么,这种神奇的伪装是怎么进化出来的呢?它们真的需要,比如说,在主观上努力想要得到这种技能吗?不是的,而且这也不是地球跟我们开的玩笑。马加平尾虎是生物进化的一个奇迹,而这一切还要归功于有性生殖。
在前文讲到动物繁殖的时候,我忘记说了,其实有很多动物是一辈子无须交配的。这些动物进行的是无性生殖,它们会直接克隆自己,而不会去寻找伴侣。举例来说,有一类名叫“水螅”的水生动物,体形微小,全身透明,长得跟一棵小小的棕榈树似的,只不过“树叶”变成了几条布满刺细胞的触手,这些触手和水母的触手类似。水螅会在身上生出芽体(bud),芽体就像缩小版的它们自己,会逐渐脱离母体,然后开始独立生活。如果你无法找到伴侣进行受精,无性生殖是一种非常有效的繁殖方式,但无性生殖也存在非常严重的缺点。
来聊聊物种起源
说起来,我们讨论了这么多物种,但还是没能总结出“物种”的定义到底是什么(这可不是我的错)。不过,究其根本,一个物种到底是怎么形成的呢?通常,新物种的形成都与隔离(isolation)有关。以马加平尾虎和马达加斯加地区其他奇特的生物为例,在马达加斯加岛脱离大陆之后,岛上的生物就被隔离起来了,在隔离的过程中,它们逐渐与之前种群中的同伴产生了差异。随着时间流逝,当岛上的物种与原来同伴的基因差异已经大到无法交配并繁殖的程度时,它们就特化成为新物种了。这个过程也可以发生在一块完整的大陆上,比如说,一条河把生物栖息地分成了两半,或者一座山脉的形成把一个生物种群一分为二……瞧,新物种出现了。
除了体感上的愉悦,交配其实意义重大,因为交配能大力推动生物的进化。一般来说,水螅的后代都是克隆的产物,也就是说,它们和母亲在基因上是完全一致的。但有性生殖产生的后代,它们的基因就是父母双方基因的随机混合,这个过程就有可能会引入一些有益的变化。你长得漂亮,而你的兄弟姐妹长得丑(或者反过来,原谅我这么说),部分原因在于,在受精过程中,父母双方基因的组合是完全随机的。子代之间的差异可以确保在某种特定的环境下,至少有一部分子代能够遗传生存必需的性状(我不是说长得好看就能促进人类生存,但至少,能帮助你更容易地传递基因吧)。
因此,对生活在复杂、混乱的马达加斯加岛丛林环境的马加平尾虎来说,和兄弟姐妹长相不完全一样是能决定命运的。这个物种已经决定要靠模仿树叶来走进化之路了(当然,不是壁虎主观决定的),因此即便是最微小的变异也要重视起来。在背上长一条“叶脉”,在尾巴尖儿上长一个缺口,或者让身体的颜色更接近枯叶一些……在马加平尾虎被一双双饥渴的眼睛锁定之时,任何细节都不容小觑。这些性状能帮助它们存活,因此在一代又一代的繁殖过程中,伪装能力不过关的个体被淘汰,而具备有利变异的个体得以延续基因。
综上,像马加平尾虎这样拥有完美伪装的生物似乎是能够被“设计”出来的,但这种“设计”的原动力是被捕食的压力。平尾虎是夜行性动物,它们睁着大大的眼睛,依靠雨林夜间的微光活动,可它们还是得想办法撑过白天。因此,日上三竿之后,不同种类的平尾虎就会凭借进化赋予它们的伪装术来“玩消失”,最理想的状态是不受打扰地睡上一段时间。长得更像树叶的平尾虎蜷曲身体,尽力模仿枯叶;还有的平尾虎会在树干上躺平,试图和树皮融为一体;还有一种皮肤上长斑、身体边缘有褶皱的平尾虎,长得像苔藓一样,它们会寻找覆盖有苔藓的树皮。所有的平尾虎都不会像乌贼那样尽情变换自己的伪装,但这也没关系,因为它们的伪装已经足够精彩了。
桦尺蛾中士的寂寞白蛾俱乐部乐队
你也许会认为,创造出马加平尾虎这样复杂的生物是一种极为繁复的过程,需要成千上万,甚至超过百万年的时间——也许吧,进化的过程有可能极为费时。但话说回来,这个过程也有可能加速进行。
看看生活在英国的桦尺蛾[英文名为“peppered moth”,直译为“椒花蛾”,此处联想的是披头士乐队的经典专辑《佩珀中士的寂寞之心俱乐部乐队》中的“佩珀中士”(Sgt. Pepper)],这是一种浅色、长有斑点的飞蛾,它具有这样的体色是为了适应当地长满地衣的树皮,以避免被捕食性鸟类吃掉。但桦尺蛾并没有料到工业革命以及随之而来的空气污染。煤灰都把树木染黑了。然而,桦尺蛾却不肯就此悄然灭绝,它们适应了新的环境。1848年,人们首次发现进化出深色体色的桦尺蛾。仅仅50年后,98%的桦尺蛾就都是深色的了。而在20世纪,清洁空气的法令颁布之后,桦尺蛾种群又恢复了浅色、带斑的性状。
这一系列变化都是由进化所推动的。在环境被煤灰污染后,捕食者更容易捕捉显眼的浅色蛾,因此深色的桦尺蛾个体就有了生存优势,有更多的机会产下后代。在栖息地环境被治理后,深色的个体难以生存,浅色个体又有了优势。朋友们,这就是一个污染推动生物进化的稀罕故事。
在澳大利亚,也有几种长相差不多的平尾虎存在,但纵观全世界,绝大多数的壁虎都相貌平平,长着绿色、棕色或者黄色的皮肤,有的身上长有条纹,有的长着波点。然而,绝对没有其他任何一种壁虎,就连澳大利亚的壁虎都无法与马加平尾虎同日而语。不过你也许会想,既然进化出这种伪装术是有可能的,那全世界的壁虎就都有可能,为什么偏偏只有马加平尾虎这么特殊呢?
这个问题没人知道答案。不过,你要记住马达加斯加岛是一片神奇的土地,这里有许多在地球上其他地方找不到的生物(因此,这也不是你在本书中最后一次看到这个地名)。这个岛屿就是这么神奇的存在。九亿年前,当马达加斯加岛漂离大陆之时,岛上的生态系统“重置”了。随着小岛一起漂走的生物适应了离群索居的隔离生活,并独立进化成了新物种。还有一些物种,比如一些能跨越地理隔离的鸟类,偶尔也会加入这个生态系统。新物种不断形成,旧物种不断消失。在这个与世隔绝的小岛上,生物以独一无二的方式进化着。也许这与岛上的捕食动物有关,也许这里的捕食动物比其他地方的更加凶猛,让马加平尾虎只能采用上述这么极端的伪装。或者,也可能是某种更高级的力量,某一天喝醉了酒,决定让森林里藏几条壁虎吧。
但好像不太可能。
穿山甲
问题:你听说过鼎鼎大名的狮子吧?
对策:一种名为穿山甲的哺乳动物全身都进化出了漂亮的角质鳞甲,狮子也拿它没辙,更别说它的猎物小蚂蚁了。
离开马达加斯加岛,走上几百英里,穿过莫桑比克海峡,如果幸运,你就能见到一种非洲动物,它们应对捕食者时使用的是完全不同的策略。穿山甲属于哺乳动物,不过你要是把它们当成蜥蜴倒也可以原谅。穿山甲全身呈流线型,从头到尾都覆盖着一层鳞片,看起来就像一座会走路的碉堡,或者一棵会走路的洋蓟。在这家伙身上的是货真价实的鳞甲,可不是什么花色纹样。
穿山甲就像活体坦克。受到威胁时,它们会紧紧蜷起身子,几乎把身体蜷成一个球,再把长长的、覆有鳞片的尾巴卷在身侧,静静等待入侵者离去。这种防御手段非常有效,就算是狮子——地球上最强大的捕食者之一——也拿它没办法。它们也只能拍拍穿山甲,这儿咬咬,那儿咬咬,不过如此。穿山甲身上的鳞片异常锋利,一不小心就会划破捕食者的嘴。有时候,由于万兽之王那点儿残存的自尊心作祟,狮子会与之鏖战数个回合,并试图撬开穿山甲的防御,但一切都是徒劳。最终,它们还是无法避免悻悻而归的结局,然后穿山甲就会自行伸展身体,继续安然度日。
就连人类和人类的工具,也很难打破穿山甲的防御。美国博物学家威廉·比贝(就是之前吐槽鮟鱇的那位)曾经在印度尼西亚的婆罗洲遇上过一只穿山甲,并发现蜷起来的穿山甲“尾巴的肌肉和钢铁一样硬”。他的向导试图用一把铁锹“打开”穿山甲,但“就算手里有铁锹也很难撬动它一丝一毫”。他们静静地与这个可怜虫对峙了5分钟,它突然立起了鳞片。任何一位上进的博物学家看到这种画面都会忍不住上手去摸,结果没想到“这些鳞片像捕兽夹一般突然关闭,力量之大足以挫伤手指,甚至可以夹掉一小块肉”——可怜的威廉。向导似乎觉得这个场面很有趣,“一个人对科学研究的热情得到了一定的满足,同时还证明了我的泰米尔同伴同情心不足,幽默感有余”。
达尔文发现了一辆甲壳虫小汽车
大多数人可能都不知道,达尔文并不是“小猎犬号”上的官方博物学家,这个头衔属于随船医生。相比于生物学,当时的他似乎更醉心于地质学,将观察日记《“小猎犬号”航海记》(The Voyage of the Beagle)的大部分篇幅都献给了石头。不过,当他发现雕齿兽的化石遗存时,他对地质学的兴趣和对生物学的兴趣发生了完美碰撞。雕齿兽是一种巨大的哺乳动物,全身覆盖有甲壳,体形和体重都堪比一辆甲壳虫轿车(当然,这不是达尔文本人的比喻)。这种动物“拥有骨质外壳,形如犰狳”。雕齿兽的盔甲非常坚硬,看起来就像龟壳,实际上,它们是现代犰狳的近亲,并为达尔文提出“以自然选择为基础的进化论”这一学说提供了重要参考。发现雕齿兽化石后,达尔文意识到,各种生物之间都是有联系的,并没有某种更高级的力量把生物安排在地球上,或者将某种生物抹除掉。
穿山甲的鳞片由角蛋白(keratin)构成,这是一种在动物界十分常见的蛋白质,各种动物都会用角蛋白构成不同的东西,从人类的头发、指甲,到鹿和犀牛的角,不一而足。同样它也是鸟喙和某些鲸鱼用来过滤海水的鲸须的原料。角蛋白真是无处不在,它具有既坚固又柔韧的性质,你可以通过自己的指甲观察到这一点。因此,穿山甲的鳞片才不会在狮子的利爪下断成两半(狮子的爪子也由角蛋白构成),相反,它们会应力弯曲,吸收能量。穿山甲鳞片的这种特性也被人类利用——在穿山甲的另一个栖息地印度,过去的战士们曾穿过用它们的鳞片缝制而成的战袍。
穿山甲的鳞甲还有另一个相对不为人知的作用。穿山甲是食虫动物,尤其喜欢以社会性极强的蚂蚁和白蚁为食。它们会利用自己巨大的爪子刨开蚁穴,再用修长的管状舌头把爬得到处都是的蚂蚁吃进嘴里。穿山甲的舌头能长到和身体一样长,但你别信网上的说法,它们的舌头并不和盆骨相连(当然,要真是的话还挺酷的),真相是,它们的舌头连接在最后一对胸骨的附近,上面带有从两根主唾液腺中分泌的黏液。把舌头伸到蚁穴中,穿山甲就能深入一条又一条狭窄的隧道,扫荡里面惊慌、发怒的猎物,把它们一口口卷进嘴里。蚂蚁和白蚁急忙爬出来,想要叮咬捕食者,却发现穿山甲被鳞片保护着,就连眼睑的皮肤都很厚实,让眼球免受攻击。穿山甲的耳朵里面也有特殊的膜能将耳道密封起来,把入侵者阻挡在外。
然而,讽刺的是,也正是这层鳞甲将穿山甲一步步推向了灭绝的边缘,一切自然还要归咎于——人类。在传统中医中,穿山甲的鳞片被认为是可以治疗多种疾患的“灵丹妙药”。孩子弱智吗?来点儿穿山甲鳞片吧。耳朵不好使?来点儿穿山甲鳞片。恶魔附体?来点儿穿山甲鳞片。得了疟疾?没错,再来点儿穿山甲鳞片。只要把鳞片烤干,磨成粉,再把这些灰配上油、黄油或是童子尿,药就做成了(我估计不能用你想治的那孩子的尿吧,那就太奇怪了)。
对鳞片的需求使得穿山甲成了全球最抢手的“货物”,全世界的8种穿山甲已经全部被列为极危(critically endangered, CR)物种或濒危(endangered, EN)物种。而且,除了鳞片市场火爆,在亚洲,穿山甲的肉也非常走俏。中国经济的崛起,更是将这种需求推向了高峰,像穿山甲肉这种“野味”,是一种常被用来庆祝商场成功的珍贵佳肴。
你见到我妻子了吗?她长着鳞甲,还爱吃蚂蚁
在津巴布韦的修纳族眼里,穿山甲具有特殊的意义。很久以前,有这样一个传说:修纳族的酋长让一位灵媒的妻子走进森林,后来,她在森林里变成了一只穿山甲。所以,每次族人遇到穿山甲,就得把它带到灵媒面前,因为它很可能就是灵媒的妻子。如果你不带过来,坏事就会降临在你身上。这就是穿山甲会在人类接近时团成一团的原因——它们不是想逃跑,而是想让你把它带到丈夫的身边。当你把穿山甲带给灵媒之后,灵媒就会把它煮熟吃掉。我也觉得这不太合理,不过我又凭什么批评人家呢?
如果再不尽快采取措施,这种全世界防御最完美、鳞甲最坚硬的哺乳动物就要消失在人们的视线当中了。威廉·比贝似乎早已看穿一切,他诙谐地写道:“穿山甲的肉太难吃了,里面含有大量甲酸。”也许是他的口味太奇怪了吧,他继续写道,“穿山甲会在地球上永远繁衍下去,除非人类持续主宰地球,把所有蚁穴都消灭干净。”蚁穴当然是消灭不干净的,这一点我们可以肯定,但人类会怎么做,我就说不准了。
冠鼠
问题:不是非洲所有的哺乳动物都能长出盔甲的。
对策:冠鼠会从嚼碎的毒树树皮中提取毒液,涂在一丛特殊的毛发上,让攻击者记住它们并非是唾手可得的美餐,还很有可能直接毒死攻击者。
有这么一种植物,堪称“东非死神”,那就是名为“辛氏长药花”(Acokanthera schimperi)的一种箭毒木,一位非洲植物学家告诉我,这种树也被称为肯尼亚的“国宝级毒木”,因为“任何用毒箭、毒矛或沾毒的陷阱、武器捕猎或御敌的人,都会使用箭毒树的毒液”。不同部落和地域之间,使用毒液的方法各有不同,但最终得到的结果都是一样的——死亡,干脆利落的死亡。“辛氏长药花”的毒液可以毒倒大象,非洲人会用6英尺(约1.8米)的长弓,搭上3.5英尺(约1.07米)的毒箭射向野兽,让猎物心脏衰竭而死。
现在你一定觉得,非洲的所有动物都会尽力避开箭毒树吧,但一种名叫“冠鼠”的啮齿动物是个例外。这种动物会用力啃噬箭毒树的树皮和树根,然后将其中的毒液涂抹在身体两侧特异的毛发上。捕食者只要咬上一口,毒液就能进入黏膜,直接让捕食者的心脏停工。
冠鼠的身体构造比较奇特。不同于一般的家鼠,冠鼠的皮毛蓬松,尾巴上也长有毛发,其身体两侧的特异毛发是黑白相间的,让它们具有和非洲艾虎有些相近的外貌。非洲艾虎和臭鼬长得非常像,它们甚至也进化出了臭鼬标志性的“臭气自卫术”。有科学家曾认为冠鼠的毛色是在模仿非洲艾虎,这样无须进化出臭腺也可以借用它们的“坏名声”了。但这个推论的问题在于,冠鼠只有在受到威胁时才会露出黑白相间的毛,其他时间,冠鼠体表的毛是一种整体发灰的颜色,因此“模仿论”应该并不成立。
冠鼠已经进化出独特的自卫方式。在露出黑白相间的特异毛发后,冠鼠会操纵特定肌肉,使这些毛发竖起,突出于其他毛发之上,这样它们就能使用其中的毒液了。也许这些特异毛发不像豪猪和刺猬的刺那么坚硬、锋利,但它们自有独特之处。这些毛发都是多孔的筒状结构,里面有许多长纤维。这些长纤维好似海绵,可以吸收冠鼠混有毒液的唾液。用完这些特异毛发,冠鼠就会用普通毛发将这些“武器”盖好,人们猜测这是为了防止雨水将其中的毒液冲走。
非洲艾虎和臭鼬利用身上醒目的颜色警告捕食者不要招惹它们,而冠鼠则不同。它们在受到威胁时,会向捕食者亮出自己黑白相间的毛发,并转过身,让身体一侧面对捕食者,大概是在“邀请”对方咬自己一口。当然了,被攻击肯定不是理想情况,但如果被咬的命运在所难免,那还不如让捕食者咬在自己的毒毛上,这也证明了它们对毒液的生效时间信心满满。
不过,万一注射毒液失败,冠鼠也准备了其他几种御敌手段。或许冠鼠看起来毛茸茸的,但它们其实像橄榄球球员一样,颅骨有骨板保护,脊柱骨骼也很强韧,体表还覆盖着粗糙、紧实的皮肤。冠鼠的皮肤很糙,研究人员曾经检查过一只冠鼠的尸体,它生前曾被狗狠狠地撕咬过,留下了大片瘀青,但即便如此,它的皮肤也没有穿孔。这种动物已经进化出了能够承受重击的能力。