极速世界
速度最快的动物带给我们怎样的启示？
在历经了生死考验之后，“动物足迹”野生动物救助中心的一批猎豹终于来到了“生而自由”基金会在埃塞俄比亚中部经营的保护和教育中心。
偷猎者杀害了猎豹们的母亲。走私者把它们塞进了小板条箱、柳条筐和没有气孔的桶里，显然走私者是想把它们运到中东，在那里它们一直是备受青睐的宠物。埃塞俄比亚政府最终救出了这些幼崽，但在此之前，已经有很多猎豹死于非命。
当我听说这些猎豹在野外被盗猎的不幸经历时，我觉得它们现在肯定只剩下一副空躯壳了。当我看见它们时，我高兴地发现我错了。“动物足迹”的这些猎豹虽然无法得到母亲的呵护，并被剥夺了在灌木丛中生活所必需的自然环境，但是它们一起躺在阳光下，在茂密的草丛中嬉戏。如果野鸦和老鹰胆敢在附近降落，它们还会蹲伏在地，做出伺机出击的姿态。
当太阳下山，到了喂食的时候，它们的表现与寻常猎豹没有任何不同。
没有办法准确说明猎豹全速奔跑时冲出来的前几步到底有多大力量。它们整个身体仿佛离弦之箭，很快就会在一阵风中消失不见。其他任何动物都不能如此安静地爆发出如此强大的力量，而且猎豹在奔跑的时候，除了背部与草摩擦的声音和利爪抓地的声音以外，几乎不会发出任何声音。
每个小学生都知道猎豹是世界上跑得最快的动物。但“最快”是一个奇怪的概念，甚至可能比最大、最小或最古老这些概念还要奇怪，因为衡量速度的方法有很多种。
多年来，我们一直说尤塞恩·博尔特是“全世界跑得最快的人”，因为他在100米短跑中几乎没有对手。但是，如果让他和陶菲克·马克洛菲一起参加一英里赛跑，或者与埃鲁德·基普乔格一起跑马拉松，或者与凯瑟琳·卡西克一起跑超级马拉松，被甩在后面的肯定是博尔特。
让他们中的任何一个人和游泳运动员凯蒂·莱德基同池竞技，或者让莱德基与长距离游泳现象级运动员克洛伊·麦卡德尔一起在开阔水域博弈，或者把麦卡德尔放到飞机上，让她和极速特技跳伞纪录保持者亨里克·雷默一起跳伞，你会发现“最快”这个称号每次都会易主。
世界上没有最快的人，因为有不同的方法来测量人的速度。在自然界的其他地方，还有更多的方法来测量速度。
猎豹速度惊人，它们可以在短时间内保持每小时60英里以上的速度。（2012年，一只名叫萨拉的猎豹创下了百米短跑的陆地速度纪录；在那次短跑中，它的最高速度达到了每小时61英里。）但是，当研究人员利用追踪器，跟踪研究5只野生猎豹的奔跑习性时，他们发现这些猎豹的奔跑速度通常只有大约每小时30英里。即使是这样的速度，它们也只能跑几百米，而且跑完这段距离后，它们全天都会懒洋洋的。[1]
所以，猎豹并不是世界上奔跑速度最快的动物。根据我们在大多数情况下对速度的理解——物体移动距离与所需时间的比值，猎豹离这顶桂冠甚至还有些距离。
但是，在看到猎豹奔跑时，你根本不会关心这些。因为看到猎豹奔跑，就能体会到猎豹身体的整体设计是多么完美。
我们从正面看。大多数猫科动物的鼻腔都比较小，这与肉食动物更加重视其他感官而非嗅觉的特点是一致的。但在猎豹的头骨上，鼻腔所在的位置是一个张开的大孔，这与战斗机非常相似。
美国海军为了让主力喷气式飞机“F/A–18大黄蜂”飞得更快，首先想到的一个办法就是加大飞机的进气道斜板，让更多的空气进入飞机的压缩机。这样，当空气通过飞机引擎的燃烧室时，就会产生更大的压力。进入的空气越多，意味着推力越大。“超级大黄蜂”就这样诞生了。
动物采用的是与之类似的方法。毕竟，空气里有氧气——我们维持生命离不开氧气，而且我们必须不断补充氧气，身体才能正常运转。
当然，如果吸入更多空气后却不能加以利用，那么这样做显然没有任何好处。所以，猎豹的肺、心和肝都比较大，可以吸收、运送并利用吸入的氧气，以调动糖原，提供一波又一波的能量。[2]
为了使“入口到引擎”的通道平直通畅，并最大限度地提高效率，猎豹在奔跑时几乎保持头部完全静止——尽管猎豹头部后面的所有部位其实都在疯狂地运动（这得益于它们有一根像弹簧一样的脊柱）。
猫科动物的脊柱一般来说都特别灵活。即使你家没有养猫，你也可以想象万圣节的一个典型装饰：一只弓着背的猫（这是猫科动物对恐惧的常见反应）。大多数猫科动物每天有3/4甚至更长的时间都在睡觉，睡醒之后它们就会利用这种灵活性来伸展肌肉。但是，猎豹会在奔跑时利用这种灵活性伸展四条腿。
要了解猎豹全速奔跑的样子，你可以把手握成杯状，手心向下，就像要捡起一个棒球一样，然后手指尽可能向上抬起。猎豹就是这样做的：当它的前腿和后腿交叉时，脊柱会弯曲；当它随后以轮转式疾驰（哺乳动物常见的四拍步态）奔跑时，脊柱又会展开。猎豹的腿就像装了弹簧一样向外迈出，脊柱尽可能伸得笔直，甚至还会形成一点儿反向的弧度。这样一来，猎豹就可以加大步幅，每跨出一步就能跨越20多英尺。相比之下，人在长跑时步幅大约是8英尺。
不过，猎豹的步幅这么大，并不完全得益于它的脊柱。猎豹的前腿和后腿有一组明显不同的肌肉纤维。后腿上的这些纤维主要是白肌纤维（快缩肌纤维），可以产生巨大的力量，但耐力较低；而前腿上的大部分是红肌纤维（慢缩肌纤维），力量输出较小，但抗疲劳。但是，猎豹的前爪更接近其后腿与前肢其他部位相比，快缩肌纤维的数量要多得多，这有利于猎豹在高速奔跑时保持平衡。[3]研究人员称，猎豹本质上就像装载高性能转向系统的后轮驱动汽车。[4]这辆“车”的“轮胎”也非常好——猎豹四条腿的末端是坚实的肉掌和不会回缩的爪子，帮助猎豹在高速奔跑时掉转方向。
猎豹在追捕猎物时使用的最后一件武器是它的尾巴，这可能是最令人吃惊、也最容易被忽视的一件武器。当猎豹沿直线奔跑时，它的尾巴会停留在正后方。但是当它改变方向的时候，哪怕是略微变向，鞭子一样的尾巴也能起到平衡的作用。尾巴抽向左方，猎豹就会右转；尾巴抽向右方，猎豹就会左转。尾巴再次抽出去后，一头瞪羚就已经成了猎豹口中的美食了。
但说到速度，最重要的一个因素可能就是猎豹的体型了。
尽管猎豹的身体结构看似完美无瑕，但这种世界上跑得最快的猫科动物一度给试图理解速度对动物的重要意义的生物学家带来了一个问题：为什么动物的体型越大，绝对速度就越快？如果说家猫的速度能达到每小时30英里，体型较大的猞猁能以每小时50英里的速度奔跑，而体型比猞猁还大的猎豹能达到每小时60英里的速度，那么体型比猎豹还大的老虎为什么不能跑得更快呢？
生物学家米丽娅姆·希尔特认为，体型较大的猫科动物有可能跑得更快——至少理论上是这样。与体型较小的动物相比，体型较大的动物通常拥有更多的快缩肌纤维。如果不是这些肌肉所含的氧气会很快耗尽，它们本能够利用这些肌肉进行更长时间的加速奔跑。[5]鉴于老虎体型庞大，如果它们能快速补充快缩肌纤维所需的氧气，就有可能成为世界上跑得最快的猫科动物。希尔特和她来自德国生态网络实验室的同事们遗憾地发现，在现实世界中，移动庞大的身体需要大量养料，因此在达到最大理论速度之前养料就会消耗一空。[6]他们认为，庞大体型保证动物可以大步流星地奔跑，而纤细体型保证动物可以有效地将氧转化为肌肉运动的能量，两者之间存在着一个“甜区”[7]。
这个理论不仅仅适用于猫科动物，也不仅仅适用于哺乳动物。事实上，之所以迟迟没有人发现这个简单的道理，可能就是因为人们只关注了哺乳动物。一旦只观察体型在一定范围之内且具有多种生理相似性的动物，相关性就不那么明显了。[8]因此，在公布研究结果之前，希尔特和同事们将他们的计算结果应用到将近460种不同的陆地动物身上，包括鸟类、节肢动物、爬行动物和哺乳动物。将这些生物的最快速度与它们的体重对应作图，就会得到一条倒J形曲线。这条曲线从微小的昆虫开始就始终如一地向上运动，并在速度为每小时60英里、体重100磅的位置到达最高点——当然，占据这个位置的是猎豹。之后，该曲线就会随着动物的体型逐渐变大、速度逐渐变慢（比如驼鹿、河马和大象）而急剧下降。
但是，希尔特的研究并没有止步于这些陆地动物，她和团队成员还对水中和空中的动物进行了类似的研究，而且同样不考虑这些动物属于动物界的哪个分支。他们研究的水中动物包括鸟类、爬行动物、哺乳动物、节肢动物、鱼类和软体动物，空中动物包括鸟类、节肢动物和哺乳动物。尽管这些动物的速度——体型峰值有所不同，但同样形成了一条非常相似的曲线。从每组动物的曲线来看，这种体型越大、速度越快的态势一直持续，并在整条曲线3/4的位置达到峰值，然后就会逐渐走低。[9]
因为这个模型通过了我们已知的动物的验证，所以它很快就被应用到我们未知的，甚至从未见过的动物身上。电影《侏罗纪公园》（我们家最喜欢看的几部电影之一）涉及的科学知识本来就已经遭到很多诟病，恐怕现在又要多一项罪名了。[10]
在《侏罗纪公园》第一集的开头，约翰·哈蒙德吹嘘道：“嗯，我们的记录显示，霸王龙的平均速度是每小时32英里。”
这个速度在电影的一个著名场景中得到了体现。也正因为如此，每当我注意到汽车侧视镜上的“镜中物体的实际距离比它们看起来要近”这句话时，我就会忍不住发笑。
但是，如果希尔特的理论适用于肉食恐龙，那么霸王龙的速度不可能超过每小时19英里。[11]即使这样，它们也仍然比大多数人跑得快。所以，如果霸王龙与人类赛跑，胜利的仍然可能是霸王龙，只不过它要多跑一会儿才能享受午餐罢了。
不过，猎豹并不仅仅有助于我们进一步了解恐龙这种动物。通过研究猎豹，我们对动物进化过程中的生存问题有了很多新发现。
应该已经灭绝的猎豹为什么没有灭绝？
晚更新世灭绝事件对地球生物来说是一场灾难。据估计，美洲和澳大利亚的大型哺乳动物（体重90磅以上）大约有3/4消失了，而欧洲和亚洲的大型哺乳动物数量减少了接近1/2。
非洲动物更擅长抵御这场风暴，只有大约1/6的大型哺乳动物灭绝了，但还有很多在死亡线上苦苦挣扎。猎豹的境况尤其严峻。它们的数量急剧下降，因此广泛地近亲繁殖是它们生存下来的唯一途径。
当然，这种生存策略的效果是递减的。正如地球上最后的猛犸象所证明的那样，它们在更新世灾难中幸存下来后，继续留在北冰洋的弗兰格尔岛上，并在那里生活到大约4 000年前。科学家认为，如果这些毛茸茸的动物没有因为遗传多样性耗竭而导致“基因崩溃”，那么它们今天可能还会和我们一起生活在地球上。[12]
目前还不清楚，当下一次大灭绝事件（这一次灭绝的将是人类）到来时，猎豹基因的有害突变是否仍在不断增多，还是正处在极其缓慢的恢复过程中。我们只知道更新世种群数量瓶颈是物种的基因几乎全方位地极端消耗（包括单碱基变异缺乏、线粒体DNA多样性缺乏和支持细胞免疫反应的细胞表面蛋白质的缺乏）造成的结果。如果说最后一种遗传单一性（亦称组织相容性）在让我们失望的同时还带来一线希望，那就是猎豹可以很好地接受其他猎豹的皮肤移植——从这点看，所有猎豹都像兄弟姐妹一样。[13]
从遗传学的角度来说，它们的关系真的很近。
20世纪80年代，当遗传学家斯蒂芬·奥布赖恩首次研究几十只猎豹的基因组时，研究结果让他困惑不已。“你们并没有真的收集50头猎豹的样本，对吧？”他还记得与米奇·布什开玩笑时的情景。米奇·布什是华盛顿特区国家动物园的首席兽医，负责协调这项研究所需的样本。“实际上，你只收集了一头猎豹的血液，然后把它分装到50支试管中，对吧？”
奥布赖恩在他的《猎豹之泪》一书中称，那些猎豹的基因几乎完全相同。“它们的基因看起来像是实验室特意近亲繁殖的小鼠或大鼠。”
野生猎豹的基因组序列平均有95%是纯合子，这可能是自然界中最缺乏多样性的哺乳动物基因组。相比之下，极度濒危的维龙加山地大猩猩的纯合子比例为78%，而大量近亲繁殖的阿比西尼亚猫的纯合子比例为63%。[14]
所有这些遗传相似性都会导致动物种群幼崽死亡率极高，比同类猫科动物更容易感染疾病。[15]当然，早在非洲人口爆炸并对猎豹造成不良影响之前，猎豹就已经面临着这样的局面了。
20世纪初，非洲和亚洲各地大约共有10万头野生猎豹，但现在仅剩大约7 000头。只有两个种群可能不会因为近亲繁殖而走向灭绝。[16]其中一个在非洲南部，大约有4 000名成员；另一个在塞伦盖蒂平原，大约有1 000名成员。其他的猎豹非洲种群规模较小，而且成员数量还在不断减少，而亚洲可能已经没有正常运转的种群了。
你可能认为偷猎者和交易商是导致猎豹数量急剧下降的一个重要因素，事实确实如此，但农民也起到了重要作用——为了保护自己的牲畜，农民也会杀死猎豹。说到肉食动物争议，猎豹之于非洲，就像狼之于北美一样。2017年公布的一项研究通过跟踪器跟踪调查了9头野生猎豹，结果发现其中4头被土地所有者射杀。[17]公路同样是一个巨大威胁。研究人员在2011—2012年对一个猎豹种群进行了为期两年的跟踪调查，发现已证实死亡的猎豹中有超过1/4的猎豹是被汽车或卡车撞死的。[18]
所有这些因素加在一起，就导致了现在这种状况：一些研究人员认为，猎豹数量正在以每年10%的速度不断减少。如果这个速度保持不变，那么10年后，全世界的猎豹数量有可能会减少1/2。
正是由于这些原因，“生而自由”基金会在埃塞俄比亚的首席代表泽里兰姆·塔费拉·阿谢纳菲对基金会拯救、康复猎豹然后释放回自然界的做法能否成功持谨慎态度。
他告诉我：“教猎豹追捕猎物的确是一个难题，但我相信我们能够克服这个困难。更大的问题是：我们把它们送到哪里去呢？世界各地的猎豹种群都面临着灭绝的威胁，我们到哪里能找到安全（或者说比较安全）的地方呢？”
不过，阿谢纳菲还是想试试。“如果这些猎豹不能帮助我们对生态保护做出贡献，那么把它们关在我们的保护中心又有什么益处呢？”
他一直在关注位于“动物足迹”求助中心以东约100英里的阿瓦什国家公园，因为他认为在那里重新引入猎豹或许是可行的。他说：“这个地方离我们很近，我们可以实施周密的保护措施。我们可以设置监视器，可以对猎豹实施软释放，给它们戴上无线追踪项圈。如果它们不能自食其力，我们还可以给它们提供食物。”
阿谢纳菲叹了一口气说道，尽管如此，情况似乎对猎豹也不是有利的。
100年来，许多脊椎动物灭绝了，猎豹自己的基因组也在蠢蠢欲动，但它们还是生存了下来。
猎豹是如何做到的呢？答案可能就是它们面临的一个生存威胁：遗传多样性的缺失。这种浅层的DNA选择可能从根本上锁定了猎豹的“速度基因”，这些基因可以决定猎豹对肌肉收缩、压力和心肺反应做出的适应性变化过程。如果有“慢速基因”猎豹，那么这些慢速猎豹和快速猎豹交配繁殖，就会让整群猎豹的速度降下来，但实际上这样的猎豹根本不存在。在进化过程中保持这样的速度（尽管猎豹可能不需要这么快的速度，就可以捕获速度比它们慢得多的猎物）可能给猎豹带来巨大的进化优势，足以抵消它们的遗传劣势。
奥布赖恩在俄罗斯圣彼得堡国立大学的一项职责是让更多俄罗斯科学家参与基因组分析项目。2017年，他趁着休假回到了美国。当时他告诉我：“有些人说：‘既然瓶颈已经出现了，就说明猎豹彻底完蛋了。’但我认为不一定。”
奥布赖恩认为，种群数量瓶颈“有点儿像握在你手中的牌。大多数时候你的牌会很普通，但有时候你会拿到一手烂牌。不过，每出现一次瓶颈，就代表重新洗牌，有时候你需要再摸一张牌来凑成一手牌。”
猎豹拿到了一手非常好的牌。“它们保留了很多优秀的基因。”他说。
随着我们不断深入了解猎豹面对贫瘠基因库得以生存的成功秘诀，我们积累的知识无疑会帮助我们应对其他动物因为基因多样性减少而面临的困境。
当然，如果猎豹灭绝，我们能从它们身上学到的东西将会大大减少。
所以说，这就是一场正在进行的比赛。
为什么叉角羚总是在极速奔跑？
那头叉角羚其实并没有跑到我的面前。现在回想起那一刻，我仍然不知道我们为什么会面对面地站在尘土飞扬的悬崖上，彼此的间距只有几英尺。
我们就这样你看着我，我看着你，在那儿站了好一会儿。我把头歪向右边。它先是低头，然后又抬起头，向后仰着，露出了肌肉发达的双肩和胸前那片显眼的三角形白色毛皮。它的角呈深棕色，长度差不多相当于我手肘到指尖的距离；两只羚角互相环绕，末端几乎碰到了一起。
它体型雄壮，是我见过的最大的叉角羚——我已经见过很多了。怀俄明州南部的红色沙漠是北美最大的迁徙叉角羚群的家园，在这里很容易看到它们的身影。
我不知道我们到底在那儿站了多长时间。也许一分钟，也可能是5分钟或10分钟。我们惺惺相惜，在傍晚的阳光下，眯着眼睛看着对方。对我来说，时间仿佛都变慢了，我不知道它会不会有同样的感觉。
就在这时，意外发生了。叉角羚身后的蒿丛里有什么东西在动——可能是长耳大野兔，于是它跳了起来，跃过灌木丛和岩石，沿着浅水沙滩飞奔而去。只见它先是左转，然后右转，再然后又是向左急转，每次转弯时身体都向内侧倾斜。不到五六秒钟，它就消失不见了。
众所周知，叉角羚的最高时速可达55英里。它的速度没有猎豹快，不过也慢不了多少。但是，叉角羚能长时间保持比较快的速度，而让猎豹以这样的速度奔跑的话，它们通常只能坚持很短的时间。例如，猎豹能以每小时40英里的速度跑几百米，而叉角羚能以这种速度坚持跑数英里。[19]
它们是怎么做到的呢？在回答这个问题之前，我们需要先谈谈分类学。
小时候的我和许多小学生一样，对美国西部的印象在很大程度上受到了布鲁斯特·希格利所作的诗歌《我的西部家园》的影响（这首诗后来被改编成了歌谣《在牧区之家》）。但事实证明，希格利写出的最脍炙人口的歌词——“我的家在牧区，那儿有水牛游荡，还有快乐的小鹿和羚羊”，会让我们对北美大平原上的动物有一个错误认识，因为美国的牧场上不会有水牛四处游荡，而且从来没有过水牛。就像非洲水牛和亚洲水牛一样，美洲野牛也是牛科动物的一员。但是，瞪羚、绵羊和羚羊同样属于牛科。羚羊也不是美国本土动物，我们在平原上看到的“羚羊”其实是叉角羚。[20]
从文化角度看，这些都是语义上的区别。我们不必矫枉过正，例如宣称1913—1938年铸造的5美分硬币不能被称为“水牛镍币”，或者宣称大盐湖上最大的岛屿（据称，第一批登上该岛的猎人在这里发现了大量的叉角羚）不能被称作羚羊岛。
但从科学的角度来说，我们有必要知道一种生物与另一种生物外表相似并不一定代表它们有相似的进化历程。生物学领域的前辈们有时不仅会做出不正确的相关性假设，而且在分类命名法中将这些假设奉为圭臬，就像他们把叉角羚划归叉角羚科一样。对我们了解叉角羚来说，他们的这些做法没有任何好处。
现在，比较基因组学正在帮助我们深入了解地球生物赖以生存的那些密码。但是在两个基因组中寻找共同的DNA，就像在大型图书馆的海量藏书中寻找几行特定文字一样困难。在搜索过程中，如果有些书贴错了标签或者放错了书架，那么任何人都很难找到它们。[21]
因此，我们应该警惕前辈们做出的假设，尤其是那些带有庄重文化色彩的假设，因为它们会影响几代人的科学观点。我们知道，长颈鹿就是一个这样的例子——长颈鹿与叉角羚的关系要比羚羊与叉角羚的关系密切得多。
为了避免被捕食，长颈鹿不仅进化出非常高的个子，还有强劲有力的腿脚——它们可以一脚踢死一头狮子，而且它们跑得很快。由于同样的原因，叉角羚进化出了高速奔跑的能力。
但如果仅仅从美国大草原上与叉角羚竞争的那些肉食动物的角度考虑，你可能会奇怪为什么叉角羚要跑得这么快。狼和郊狼确实跑得很快，但远不及叉角羚的速度快。即使是幼年的叉角羚，也常常比那些肉食动物跑得快。
那么，叉角羚为什么要把速度提升到时速55英里呢？
一些研究人员给出的答案是北美猎豹（Miracinonyx inexpectatus）和杜氏北美猎豹（Miracinonyx trumani）。这两种大型猫科动物是由爱德华·柯普（因为柯普定律而享有盛名）第一个发现的，它们与叉角羚一起在北美进化了数百万年，有时被称为“伪猎豹”。[22]
这两种北美猎豹有美洲狮那么大，但外形像猎豹，因此人们推测它们的速度应该很快。这些猫科动物大约在1.1万年前就灭绝了，但在动物学家约翰·拜尔斯看来，当今世界跑得最快的一种动物的DNA中仍然有它们的传承。
拜尔斯认为，叉角羚“是真正的奥运会级别的跑步健将，但它所在世界的肉食动物明显不是奥运会级别的”。[23]他认为，叉角羚之所以进化成这样，是因为当时的北美洲到处都是像北美猎豹这样的肉食动物，它们必须进化出高速奔跑的能力。[24]
几乎所有动物身上都有某种不再需要的进化多余产物。人类有尾骨，还会长出智齿、起鸡皮疙瘩，所有这些都对现在的人类没有多大好处。如果有足够的时间，我们有理由相信人类会摆脱这些特征。
但是，由于生存需要而产生的特征（不是那些便于生活和略微降低危险性的特征，而是那些极大地防止死亡和灭绝的特征），即使后来不再需要或者不经常需要，似乎也很难摆脱。尽管人类在日常生活中通常不会受到剑齿虎或以灵长类动物为食的巨鹰的攻击，[25]但我们仍然可以依靠交感神经系统为我们提供的大量肾上腺素和去甲肾上腺素，在不太常见的生死关头生存下来，可能就是出于这个原因。
这意味着我们可以看到叉角羚奔跑的样子。它们不仅仅是在牧场上奔跑，还会在跑步机上奔跑。
没错儿，就是跑步机。
这都归功于一个叫斯坦·林德斯泰特的人。由于叉角羚对速度需求的进化触发器似乎已经确定，因此这位北亚利桑那大学的生理学家希望了解允许这种进化发生的生物力学机制。
这是因为叉角羚似乎并不特别善于奔跑。从外表上看，它们就是一个个毛茸茸的小家伙，四条腿细细长长的。叉角羚看上去与山羊没多大不同，而所有人都知道山羊不喜欢奔跑。[26]
不过，为了以防万一，林德斯泰特进行了核实。果然，山羊不喜欢跑步机。只有当研究人员用大量食物诱惑它们时，它们才会跑起来。
但是，当林德斯泰特和他的团队把叉角羚放到跑步机上时，它们不仅跑了起来，而且似乎乐此不疲。在接受《纽约时报》采访时，林德斯泰特说：“我们一打开实验室的门，它们就会跑进去，然后跳到跑步机上。”[27]
林德斯泰特发现，与山羊不同，叉角羚是完美的氧气输送机。叉角羚利用更粗大的气管吸入氧气，利用更大的肺吸收这些氧气，利用更多的血红蛋白将氧运输到肌肉。此外，它们肌肉中的细胞有更密集的线粒体，可以促进肌肉收缩。叉角羚的确看起来不像速度机器，但它们的外表具有欺骗性。
只要问问下面这种处于低级阶段的小虫子就知道了。
为什么说世界上跑得最快的动物就像蝙蝠侠？
只要你在打开地下室的灯时看到过蟑螂四处乱窜的情景，你就会知道它们的速度有多快。虽然它们有翅膀，可以飞行，但它们真的不需要飞行这项技能。它们的飞行速度比奔跑速度慢得多。
在很长一段时间里，《吉尼斯世界纪录大全》一直将“跑得最快的昆虫”这项桂冠戴在美州大蠊的头上。[28]但是后来，研究人员逐渐意识到，当涉及狩猎以及逃脱追捕时，动物的速度与体型大小的比值几乎一定比绝对速度更重要。为了确定到底哪一种昆虫速度最快，一位名叫托马斯·梅里特的昆虫学家从其他昆虫研究者那里收集了一些数据，然后以昆虫身体长度的倍数来计算各种昆虫的速度。结果表明，美洲大蠊的移动速度为每秒50个身体长度。
这个速度非常快。相比之下，猎豹每秒只能跑16个身体长度。但梅里特发现另一种昆虫有望成为新的冠军。澳大利亚虎甲（Cicindela eburneola）的速度可以达到每秒170多个身体长度。换成6英尺高的人，这相当于他每小时要跑720英里。[29]
但记录就是用来打破的，在自然界中更是如此，因为奇迹总是接二连三地发生。
在加利福尼亚的克莱蒙特（距离丹尼尔·马丁内斯的实验室不是很远——就是喂养了一些几乎永远不会死亡的水螅的那间实验室），一位名叫塞缪尔·鲁宾的大学生和他领导的一组研究人员发现，在南加州炎热的天气里，一只学名叫作Paratarsotomus macropalpis的蜱螨正在人行道上急速奔跑。
这种蜱螨并不是什么神秘的昆虫。它于1916年首次被发现，栖息在世界上人口最稠密的大都市地区之一，但是之前没有人对它进行过任何科学研究。在期刊全文数据库ScienceDirect搜索21世纪前10年的数据就会发现，没有一篇文章提到这个小家伙。
“它们很容易被忽视，”鲁宾在波莫纳学院的前导师、论文联合作者乔纳森·赖特说，“它们很小，大约有一毫米长，但它们在奔跑时速度非常快。如果不仔细观察，你或许会以为它们是扬尘之类的东西呢。”
它们也很难抓到。赖特告诉我，值得庆幸的是，它们喜欢待在人行道和车道上；要是在它们栖息的自然沙地上捕捉它们，即使你的吸引瓶满是尘土，往往也抓不到一只。
尽管如此，研究小组还是拍摄了一些蜱螨在人行道上奔跑的视频。当研究人员用连续镜头来追踪这只蜱螨经过的路径，然后测量它经过的距离时，得出的结果让他们惊呆了。
鲁宾起初以为自己的计算出了问题。但是，再次计算得出的结果清楚地表明：他帮助发现了世界上跑得最快的运动员。
这只蜱螨的速度高达每秒322个身体长度，相当于人类每小时跑1 300英里。[30]大家可以设想一下，历史上一共只有十几次飞机以超过每小时1 300英里的速度飞行的报道。
这种蜱螨并不只是从一个地方跳到另一个地方，而是在进行真正意义上的跑步——步频为每秒135步，这是有报道的所有动物中速度最快的负重肌肉循环运动。[31]相比之下，人类短跑运动员的步频大约为每秒3步。即使是著名的“耶稣蜥蜴”（蛇怪蜥蜴）——移动速度快到可以在水面上行走，每秒也只能行走20步。
通过进一步应用等比科学理论（该理论认为，生物体型越小，提升速度所需的力就越小），关于这种蜱螨惊人步频的发现很快就被用来帮助我们研究建造纳米发动机（可以在分子水平将能量转换成运动的有机引擎）的可能性。[32]
这种蜱螨还有可能帮助我们创造更适合加速、减速和快速转向的机器。毕竟，这个小家伙可以在瞬间停止前进，还可以用其他动物的腿部根本不可能实现的速度和角度完成转向。
为了搞清楚它是如何做到这一点的，鲁宾和赖特放慢了镜头的速度，并将其放大。他们看到这种蜱螨有两种转向策略，一种适合高速转向，另一种适合速度快得令人头晕的超高速转向。
高速转向策略有点儿像行进乐队的转向，不过更加夸张。为了保持整齐，行进乐队在转向时，弯道内侧的乐队成员需要减小步幅，甚至原地踏步，而外侧的成员则需要加大步幅。这种蜱螨也采取了同样的策略：弯道内侧的腿迈小步，弯道外侧的腿则迈大步。[33]
超高速转向策略直接出自蒂姆·伯顿于1989年翻拍的经典电影《蝙蝠侠》，电影中的那位斗篷战士利用抓钩，帮助蝙蝠车在高速飙车时完成了一次快速转向。但蜱螨没有使用钩子和绳子，而是使用了身体内侧的第三条腿。它用跗节钩住地面，然后像黑暗骑士那样加速冲出弯道。只不过它的体型没有黑暗骑士那么大，但外形更加令人害怕，而且没有遭到遗弃的风险。[34]
当然，那位全世界家喻户晓的义务警察是为了追捕罪犯（那是蝙蝠侠的特殊猎物）才驾驶蝙蝠车疯狂飙车的。这就引出了一个问题：蜱螨跑得那么快，是在追逐什么呢？
没有人知道答案。但几乎可以肯定的是，这只强大的小螨虫追逐的对象肯定体型更小，而且速度可能更快。
所以，说到相对速度，我们可能还不知道到底谁才是世界上跑得最快的。但我们有非常大的把握，可以肯定某些动物是“最快俱乐部”的成员。
为什么工程技术人员会再一次把目光投向游隼？
长期以来，人们一直猜测游隼是世界上最快的鸟类，也是绝对速度最快的动物。但很长时间以来，游隼的最高速度一直是一个理论值，因为它所在的环境空间巨大，难以预测，而且是实实在在的三维环境，即使利用性能优异的雷达测速器也难以锁定它。直到20世纪90年代末，我们仍然无法确定游隼到底能飞多快。
肯·富兰克林对此很不满意。这位专业飞行员、游隼专家和业余科学家知道，鸟类对于人类飞行具有非常重要的意义。莱特兄弟在基蒂霍克飞上蓝天之前曾广泛研究了鸟类的飞行原理，奥维尔·莱特后来写道：“从鸟类身上学习飞行的秘密，就像从魔术师身上学习魔法的秘密一样。当你知道要寻找什么之后，你就会看到你之前没有注意到的东西。”但富兰克林哀叹，我们甚至不知道最快的鸟能飞多快，因为我们从来没有关注过这个问题。[35]
于是，富兰克林决定解决这个问题。由于雷达测速器无法实现这个目的，所以他决定另辟蹊径。事实证明，他找到了一条捷径。
有的人试图通过地面观测结果来计算游隼的速度，但富兰克林知道，游隼通常会在海拔几英里的高空翱翔——远远超过地面观测可能达到的高度。因此，富兰克林和他的游隼“惊骇”开始了一项训练计划。他们从几千英尺的高空开始，然后逐渐提升训练的高度。最终，一人一鸟在17 000英尺的高度，从塞斯纳172型飞机上俯冲了下来。
富兰克林带着摄像机，“惊骇”戴着一个半盎司[36]重的高度记录仪。当他们一起俯冲时，富兰克林扔下了一个带有铅坠的诱饵。“惊骇”把身体缩成一团向下俯冲，速度达到了每小时242英里。
这样的速度相当于“惊骇”每秒钟就会下降一个足球场的长度。
富兰克林希望他和团队从“惊骇”身上收集到的实验数据，能够帮助航空工程师更好地了解如何减少空气阻力和湍流的影响。他竭力劝说工程师更深入地观察游隼高速俯冲时的身体、翅膀和羽毛的形态。
事实证明，这些工程师不容易被说服。作家汤姆·哈波尔几年来一直在关注富兰克林和“惊骇”取得的成绩。当他遇到吉姆·克劳德时，他确信克劳德肯定希望了解飞机制造商可以从鸟类身上学到什么。克劳德毕竟是波音公司的高级技术人员，他的专业就是通过气流研究提高飞机性能。此外，他还是一名业余观鸟者。
但是，尽管克劳德说他相信“鸟类有各种各样人类未知的能力，有可能值得我们深入研究”，但他也警告哈波尔，航空工业以“成熟的行业”自居，已经超越了向鸟类学习飞知知识的阶段。克劳德哀叹，传统观念认为，如果航空领域还能取得新的发现，“别人肯定早已完成了这些发现”。
后来，富兰克林告诉我：“现在回头看，我知道他们为什么会这样了。我没有博士学位，而这些人一辈子都在利用数学对飞行进行量化分析。在他们眼中，我就是一个彻头彻尾的新人，只是把几只鸟从飞机上扔了出去而已。”
自2012年前后“惊骇”去世之后，富兰克林就再也没有继续高空跳伞活动了。现在，他没有再饲养猛禽，而是养了一些鸽子。“‘惊骇’和我一起跳了200多次，”他说，“我们已经竭尽所能。”
在“惊骇”创造了动物空中速度记录之后的10多年里，对于游隼自由落体式的俯冲，研究航空学的工程师除了漫不经心地了解一下，就再也不关心了。不过，这种情况最终在21世纪第二个10年初改变了。
一个德国科学家团队意识到，如果了解一下游隼为什么能飞得那么快，再看看它们只有2磅重的身躯在高速运动时是如何承受高机械负荷的，也许是一个不错的主意。毕竟，当“惊骇”在极限俯冲中停下来，抓住重量跟自己体重差不多的诱饵时，它需要对抗的重力作用超过美国空军F–22猛禽战斗机所能承受的极限。[37]
根据对“惊骇”俯冲的观察结果，德国人训练了一群游隼从200英尺高的大坝向下俯冲。从这个高度俯冲，游隼无法达到最大加速度，但它们也会像高速俯冲的“惊骇”那样收缩身体和双翼。由于大坝是一个高对比度的背景，因此研究人员可以利用多架高速摄像机，准确地重现游隼的飞行路径和身体形态。借助这些图像，研究小组为其中一只游隼制作了一个差不多大小的模型，涂上油漆后放进风洞里。油漆形成的条纹可以显示游隼俯冲过程中空气在其身体周围的运动情况。
就在这时，这个德国团队注意到了一些有趣的东西：模型背部和翅膀上的一些部位有油漆堆积，表明这个区域出现了气流分离现象。他们回过头，再次研究他们拍摄的游隼影像，并重点关注那个区域，结果发现一些短小的羽毛从游隼的身体上伸了出来，而且位置正好和模型上的油漆堆积的位置相重合。他们推测，这些羽毛的作用是阻止模型中可见的气流分离。[38]这些游隼似乎可以通过某种手段，知道它们翅膀的哪些部位有空气流动不畅的问题，并且找到了解决这个问题的办法。
这一发现让正在伦敦大学攻读博士学位的马尔科·罗斯提兴奋不已。这位年轻的意大利航空工程师所在的团队正在寻找解决飞机失速问题的新方法。当飞机机翼的方向与迎面而来的气流方向有较大夹角，从而导致明显的气流分离和升力损失时，就会发生失速。这个问题和航空的历史一样古老。1896年，滑翔机先驱奥托·利连塔尔就因失速事故而丧生。[39]在接下来的100年里，航空领域完成了大量创新，但始终没有完全解决失速问题。
不过，游隼似乎已经解决了这个问题。因此，罗斯提和他的团队成员们利用从游隼实验中学到的知识，设计了一种可以利用扭力弹簧铰链到机翼顶部的襟翼。这个自激活襟翼像游隼翅膀上的那些短小羽毛一样，可以自动弹起，破坏气流分离。[40]
罗斯提说，关于动物飞行，在他学习航空学的整个过程中，有人不断地跟他说一些话——肯·富兰克林在“惊骇”飞行试验之后也听到相同的话。罗斯提说：“人们告诉我们，像昆虫这样的动物也许能够帮助我们找到全新的飞行方式，但它们不能帮助我们改善我们已经采用的飞行方式。”
不过，罗斯提团队从游隼身上找到的失速问题解决办法仍然引起了一些人的极大兴趣——感兴趣的不仅有飞机设计师，还有直升机领域的人，因为他们也面临着这个古老的问题，尽管表现方式有所不同。
罗斯提仍然很谨慎，因为他们还面临着很多障碍，尤其是在涉及机翼工作原理时，航空界始终坚持一些理念，即使这些理念从一开始就假定机翼在很多情况下无法正常工作。
最后，罗斯提说他承认自己团队的设计可能不会彻底改变航空飞行的现状。但他认为，如果能让一些人的研究少经历一些坎坷，那么自己的所有付出都是值得的。
也许更重要的是，这种仿生设计已经证明了富兰克林这些人是正确的。人类进入航空时代可能已经有一个多世纪了，但是游隼在蓝天翱翔的时间已经长达数百万年了。认为人类无法从鸟类身上学到任何飞行知识的想法纯粹是骄傲自大的表现。
我们其实是在给自己讲故事，但故事并不一定是真实的。
一个广为流传的故事是如何帮助蓝鳍金枪鱼在世界纪录中占有一席之地的？
在所有关于鱼的故事中，这个故事真的很有意思。据说，1908—1935年期间，钓鱼爱好者常年聚集在位于佛罗里达最南端的长礁钓鱼营地，这是海洋垂钓者的天堂，因美国传奇作家赞恩·格雷而闻名。故事称，俱乐部成员曾在这里观察到一条旗鱼仅用时三秒就在水面上画出了一条300英尺长的线。如果这是真的，那就意味着这条鱼的速度是每小时68英里，而这一速度足以让旗鱼成为世界上速度最快的鱼。
正是基于这个传说，旗鱼被广泛认为是“世界上最快的鱼”。旗鱼速度可达每小时68英里的记录出现在数以千计的网站上，被著名的出版物如美国《国家地理》和《田野与溪流》杂志，以及美国国家海洋和大气管理局多次证实，[41]并且出现在相当多的科学文献中。[42]
然而，这个所谓的观察结果最初到底来自何处，似乎已经无从考证了——它有可能根本不是来自长礁。[43]
有趣的是，人们后来终于对旗鱼的速度进行了测试，利用加速度计完成的一系列测量表明每小时68英里这一速度可能远远慢于旗鱼实际能达到的速度。迈阿密大学的研究人员认为，旗鱼经过短距离加速就能达到每小时78英里的速度。[44]
