作者/圈子的平方编辑//Yuki本文转载我是科学家is scientist 《听力不好,右眼失明,他如何成为真实世界的“蚁人”?》10
命中注定的蚂蚁
我16岁的时候,艾德华奥斯伯威尔森想通了,他想研究蚂蚁。威尔逊从小热爱研究动物,从小生活在海边,对水母和鱼非常着迷,早早就立下了成为生物学家的志向。
进化生物学家爱德华威尔逊。图/维基百科但命运造人。他听力有问题,听不到高频声音,所以无法研究青蛙等动物。再者,我7岁的时候钓鱼,他不小心弄瞎了我的右眼。我无法只用一只眼睛获得立体成像,所以我无法观察像鸟类一样敏捷的动物。
幸运的是,当上帝关上门的时候,他会打开窗户。在右眼失明后,威尔逊的左眼视力比普通人更多,可以观察到非常小的东西。虽然威尔逊听不到叫声,看不到动静,但他超强的细节观察能力让他的研究对象锁定了昆虫。但是在千千有成千上万的昆虫。我们应该学习哪一个?1945年秋,16岁的威尔逊开始认真考虑自己的未来。他想:
“我们必须选择一些能让我成为世界权威的昆虫。」
首先排除蝴蝶,因为它们太有名了,很多优秀的学者一直在研究它们。苍蝇看起来很有前途。它们无处不在,种类繁多。虽然家蝇和粪蝇玷污了双翅目昆虫的名声,但威尔逊欣赏它们整齐的姿势和悠闲的态度。干劲十足的威尔逊着手准备工具:瓶子、标本盒和一根特殊的昆虫针。
天意再造人。这种昆虫针当时主要是捷克斯洛伐克制造的。1945年捷克斯洛伐克加入苏联,他再也买不到这种针了。
所以威尔逊把目光投向了蚂蚁。在过去的5000万年里,蚂蚁是地表昆虫中的绝大多数,几乎分布在每一寸土地上。目前,至少有10万亿只蚂蚁生活在人类周围。
就这样,威尔逊在16岁就确定了自己一生的研究对象。
年轻的权威与蚂蚁的複仇
威尔逊自从下定决心研究蚂蚁,真是什么事都敢做。25岁时,他离开未婚妻,只身前往新几内亚的雨林。为了收集当地的特种蚂蚁,他忍受了酷暑、疟疾、水蛭甚至不知名的杀人犯。26岁时,威尔逊从哈佛大学毕业,获得博士学位,期间主要研究蚂蚁的分类。
“分类”绝不是简单的给生物贴标签。当时有权对生物进行分类的人,往往是某个物种的权威人物。他们需要彻底了解文献中关于这个物种的一切,只有这样,他们才能确定自己选择了什么样的物种。
分类学家可以被描述为这种生物的“总经理”和“发言人”。
作为一个具备蚂蚁分类资格的人,威尔逊博士在毕业后不久就获得了哈佛大学的终身职位。但威尔逊的蚂蚁研究给哈佛带来了“小灾难”。
20世纪60年代的一个早晨,生物系一个研究员的移液管不能用了。仔细一看,原来是一只蚂蚁把针头堵在了前端。午餐时间,很多教职员工在三明治和汉堡上发现了一些黄色的蚂蚁。
「灾难」初露端倪
下午,整个生物系的玻璃器皿、纸袋、笔记本上都出现了黄蚂蚁。蚁群正通过建筑的裂缝和管道向四面八方蔓延。
这种黄色的蚂蚁被称为法老蚁,是一种来自东印度群岛的害虫,它可以破坏建筑物并传播细菌。
法老蚁(又称法老蚁)。图/中国大百科正如你所想,法老蚂蚁跑出了威尔逊的实验室。这种蚂蚁的生存和繁殖能力是如此之强,以至于哈佛花了几年时间才逐渐控制了它们的规模。这场“灾难”被威尔逊戏称为“蚂蚁的报复”。
怎样凑齐十万只蚂蚁?
随着科技的进步,人们的观察范围逐渐超越了五官的限制,一个全新的世界展现在科学家面前。生物学家发现,大多数动物和植物可以通过释放化学信号进行交流。这些化学信号统称为信息素。自然,威尔逊想知道蚂蚁是如何利用罗曼进行交流的。
蚂蚁是怎么用Lomond交流的?图//Pixabay第一
先,通过解剖,他发现蚂蚁体内达氏腺可能含有费洛蒙。但是如何分析这些费洛蒙的成分,却是个大难题——每只蚂蚁体内的关键物质只有十亿分之一克。当时,最先进的分析手段,可以鉴定百万分之一克的微量物质。换句话说,需要十万只蚂蚁才能凑足实验所需的最低剂量。
但要上哪里找这么多的蚂蚁?此时,威尔森的丰富经验起到了作用。有一种火蚁,当河水暴涨淹到蚁窝时,工蚁就会结成一团紧密的球,浮在水面上,保护蚁后及幼蚁安全转移。
于是,威尔森开车来到盛产火蚁的南方乡间。这里简直就是蚂蚁们的「北上广」,整片草地上到处都是半人高的蚁窝。
FLOATING ANT PILESThis is one of the reasons why you should avoid walking through flood water. Floating ant piles-like this one found at Countryside Park-can form and be very dangerous. pic.twitter.com/NhqTLRwFs8
— LeagueCityTX (@LeagueCityTX) September 22, 2020
威尔森的团队成员把蚁窝铲起,放进水沟中,蚂蚁就会都浮出了水面,抱成一团。大家赶紧用铲子,把这些蚂蚁球收集起来。当然,火蚁也不是吃素的,被它刺到,皮肤会像被火灼烧的痛。只要有机会,蚁窝里的每一只蚂蚁都想连续刺你十几下。
在被火蚁叮咬的体无完肤之后,威尔森终于收集够了材料,顺利成功完成了蚂蚁费洛蒙的研究。
生物学的岔路口——进化生物学该走向何方?
通过蚂蚁的收集、分类和费洛蒙的研究,威尔森早已实现了他在 16 岁发下的心愿——成为生物学领域世界级的学者。然而,当他自觉走上人生巅峰的时刻,他所处的进化生物学领域,遭到了一次巨大的冲击。
冲击来自一门崭新的学科——分子生物学,顾名思义,是指在分子层面对生物进行研究。这一学科的奠基人与领军者是詹姆斯.沃森,诺贝尔奖得主,DNA 双螺旋结构的发现者之一。
年少成名的沃森,心高气傲,认为生物学必须转换成由分子及细胞所主导的科学,而且生物学还必须改用物理及化学语言来重写。沃森甚至认为,从前所建立的生物学中充斥着一批批「才智平庸之人」。
分子生物学在短时间内取得了一系列重大的成果,而大获成功。几乎在一夜之间,生物学界人人口中必说分子、蛋白质、DNA。面对新兴学科的强势,以威尔森为首的进化生物学家们,可不打算臣服在这一群「连红眼蜻蛉和蝼蛄」都分不出来的「试管操作员」的手下。
威尔森等人的反击点在于:如果放弃个体、种群以及生态,去谈论生物学,无疑是一种「愚蠢」的方法。两派最僵的时候,在走廊里碰头沃森对威尔森都不会打招呼。
此时的分子生物学家信心十足,深信未来属于他们。他们的目的是:从分子到细胞再到生物个体,在微观的层面解决关于生命的科学问题,自下往上进行一场生物学的革命。那么,威尔森的进化生物学,能带来什么突破呢?
经过漫长的探索,威尔森决定把生物学带到社会层面。
别人落水了,你救不救?
几十年来,在观察了数十种蚂蚁的生活后,威尔森形成了自己最重要的学说——社会生物学。
社会生物学,是威尔森从进化的角度,来解释生物社会行为的学说。该学说的着名成就之一,是解释了「利他行为」。或者换一种说法:「别人落水了,你救不救? 」
达尔文的进化论,核心是自然选择,其对像是生物「个体」。理论上自然界的所有生物都应该是自利的,也就是「别人落水,你不能救,这样你才能活下去」。
但显然,这个说法是有违常识的。为了解释这种利他行为,学者威廉.汉密尔顿,提出了「亲缘选择」(Kin Selection)理论:利他行为的目的,是确保有近似基因的个体能存活下去。也就是说,自然选择的对象是「基因」。
当别人落水,救不救要看血缘关係:自己孩子落水,拼了命也要救;叔叔或侄子落水,可能水不太深才会去救;陌生人落水,自己在岸边喊救命。
亲缘越近,真的利他性越强吗?威尔森不同意汉密尔顿的观点。威尔森认为:「亲缘选择」意味着我们要时刻「算计」着,看别人落入危险,先要查查他和自己的家谱,看看是不是血亲?
为什么我们愿意为完全陌生的人帮忙,甚至付出生命——想想那些在前线战斗的士兵,或者在火场冒险的消防员,他们完全是在保护陌生人。为了解释这一现象,威尔森通过研究蚂蚁的社会行为,构建了数学模型,并为「利他行为」提出了另一种解释——「群体选择」(Group Selection)。
自然选择的对象不是达尔文的「个体」,也不是汉密尔顿的「基因」,而是生物「群体」。利他行为的发生,是为了确保自己所处的「群体」活下去。
威尔森也用实验证据,支持这一模型:把一些分属不同谱系的蚂蚁,从小放在一个蚁巢里养大。这些毫无亲缘关係的蚂蚁之间演化出互帮互助和奉献精神。
也就是说,开启蚂蚁利他行为的,不是基因,而是群体的共同成长。
群体选择理论虽然不是威尔森首创,但他成功通过数学与实验的方法,论证了其合理性。当时,「亲缘选择」与「群体选择」在学界仍没有定论。但威尔森的理论,无疑给回答这一问题找到了新的科学视角。
威尔森进一步把相关理论扩展到了人类,从社会生物学的角度,他解释了人类的社会分工、亲缘关係,阶层,两性分工、亲子关係、部落主义、民族国家等等。
简单来说,威尔森重新解读了「人性」。
当然,研究一旦触及「人性」,往往会引起巨大的反弹:有人认为威尔森的学说为种族主义提供了土壤,也有人反对仅仅从蚂蚁、蜜蜂这样的「低等动物」来推论人的行为。曾有 137 位科学家联名反对威尔森的学说;在一次公开演讲时,反对者甚至还泼了威尔森一身冷水。
面对反对的声音,威尔森早做好了準备。作为一名科学家,他觉得自己有责任去「思考一些宏大的问题」,「(为人类建立)全面、正确的自我认知」。回看威尔森的研究生涯,他认真研究了蚂蚁的一切,在此基础上,他还想窥探一些生命的奥秘。
无论正确与否,威尔森已经为我们重新认识人类自身,提供了一种可能。
暮年
几年前,威尔森在自家花园接受采访。记者还没来得及说话,耄耋之年的威尔森,俯下身,捡了一只蚂蚁,并喃喃自语:「我得先找个小瓶子把它装起来,研究一下。」就像 16 岁时那样。
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