【讀書】超級生物探尋指南

【讀書】超級生物探尋指南 講座課程簡介：

關(guān)于作者

馬修·D·拉普蘭特，是美國猶他州立大學(xué)新聞學(xué)副教授，也是一位記者。通過與各個領(lǐng)域的生物學(xué)家共同探索和交流，他在這本書中，不僅為我們揭示了超級生物背后隱藏的秘密，還講述了自己在世界各地追尋這些生物的精彩故事。

關(guān)于本書

世界上最大的、最小的、最古老的、跑得最快的生物分別是什么？它們都有哪些超能力？又能給人類帶來什么啟發(fā)？在這本書中，我們會發(fā)現(xiàn)，世界上的生物皆因自己的理由而存在。人類遇到的一切極端難題，其實大自然已經(jīng)給出了解決方案。

核心內(nèi)容

一、那些擁有超能力的生物，它們給人類的科技發(fā)展帶來了什么啟發(fā)？

二、從這些超級生物身上，我們能了解哪些關(guān)于生命的答案？

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前言

你好，歡迎每天聽本書，我是潘旭。今天為你解讀的這本書，名字叫《超級生物探尋指南》。這是一本非常有意思的科普書。主要講的是，大自然里各種有趣的超級生物的故事。

什么是超級生物呢？我們可能會問，比如最大的、最小的、最古老的、跑得最快的生物都是什么？因為這些最特殊的生物，都能極大地引起我們的好奇心。

但是奇怪的是，這些問題在科學(xué)界卻并沒有受到關(guān)注，反而還被忽視了。這是為什么呢？

因為在某種程度上，超級”這兩個字，在科學(xué)界意味著一種極端現(xiàn)象，是一個異常值。我們都知道，科學(xué)要講究嚴(yán)謹(jǐn)嘛，對這種存在于正態(tài)分布曲線最邊緣的數(shù)據(jù)，是要排除在外的，這樣才能消除極端值可能會對統(tǒng)計分析造成的影響。就像評委打分，去掉一個最高分，去掉一個最低分，也是一樣的道理。因此，真正關(guān)于這些超級生物的科學(xué)研究，其實是非常少的。

那這些超級生物有關(guān)注的必要嗎？答案是肯定的。我讀完這本書，有一個強烈的感受。如果要用一句話總結(jié)，那就是：我們所遇到的一切極端難題，大自然其實已經(jīng)給出了解決方案。而這些超級生物，就是我們不可忽視的答案。

與其說它們是異常值，倒不如說它們代表了一種可能性。這些超級生物為了生存，要不斷尋找各種方案。異常意味著產(chǎn)生新方案的可能性，所以超級生物并不是自然進(jìn)化中偶然的錯誤，而是一種必然結(jié)果。

而且，我認(rèn)為，這些超級生物，它們能存活到今天，本質(zhì)上都是特定環(huán)境下的一個成功解決方案，是一套成功應(yīng)對環(huán)境的算法。那都是用漫長的時間，經(jīng)過反復(fù)試錯，最后被證明有效的算法啊。它們不僅是人類的伙伴，更進(jìn)一步來說，在我們能夠精密使用算法的智能時代，超級生物還是人類抄作業(yè)的對象啊。它們是針對各種極端復(fù)雜問題，已經(jīng)寫好的解決方案。

今天的這本書，就將帶領(lǐng)我們走進(jìn)這些超級生物的有趣世界。本書作者馬修·D·拉普蘭特，是美國猶他州立大學(xué)新聞學(xué)副教授，也是一位記者。通過與各個領(lǐng)域的生物學(xué)家共同探索和交流，他在這本書中，不僅為我們揭示了超級生物背后隱藏的秘密，還講述了自己在世界各地追尋這些生物的精彩故事。

接下來，我就分為兩個部分為你解讀這本書，帶你一起走進(jìn)這場充滿驚喜和震撼的超級生物探尋之旅。

第一部分，我們先來認(rèn)識一些擁有超能力的生物，看看它們給人類的科技發(fā)展帶來了什么啟發(fā)。

第二部分，我們再來說說，從這些超級生物身上，我們能了解哪些關(guān)于生命的答案。它們是如何對抗自然疾病的？又有怎樣的生活方式呢？

第一部分

好，接下來，我們就進(jìn)入第一部分。

作為人類，我們經(jīng)常會對大自然產(chǎn)生一些錯覺。比如，我們可能會認(rèn)為植物根本不會思考，很多動物既可以是餐桌上的食物，也可以供我們娛樂。人類是萬物之長，所以我們是整個地球最聰明的生物。

但是，事實真的是這樣嗎？實際上，要論每一個單點技能，我們可能大部分都比不過自然界的生物。我們不會飛，我們不能在海底生存，我們跑得沒有動物快。在每一個單項技能中，都存在很多比人類強太多的生物。它們就像X戰(zhàn)警或者蜘蛛俠一樣，擁有各式各樣的超能力。

所以，作者認(rèn)為，現(xiàn)在人類科技在做的，就是要模仿這些生物的超能力。通過深入研究，學(xué)習(xí)他們到底是怎么發(fā)揮出超能力的。

比如，困擾航空界多年的工程問題，游隼（sǔn）給出了行為層面的解決方案。游隼是目前世界上速度最快的鳥，是名副其實的飛行超人。游隼在高空中俯沖的速度可以達(dá)到300公里/小時以上。這是個什么概念呢？相當(dāng)于1.2秒內(nèi)就能飛過一個足球場。

游隼在捕獵的時候，通常會先飛到獵物的上方，將翅膀收起來，讓空氣阻力降到最小。然后像出膛的子彈一樣，突然向下攻擊獵物。它們的空中姿勢真正體現(xiàn)了什么叫讓子彈飛”。

不過，游隼的這項飛行超能力，早期并沒有引起航空工程師的關(guān)注。還有工程師一度認(rèn)為，航空工業(yè)已經(jīng)超越了向鳥類學(xué)習(xí)飛行知識的階段。直到近幾年，有科學(xué)家深入研究后才發(fā)現(xiàn)，原來航空界多年一直沒有解決的飛機失速問題，我們可以從游隼的身上找到答案。

飛機失速指的是當(dāng)機翼的方向與迎面而來的氣流方向有較大夾角的時候，就會導(dǎo)致明顯的氣流分離和向上的升力突然減少，飛行高度快速降低，最壞的結(jié)果就是飛機失控墜落�？茖W(xué)家們觀察到，當(dāng)游隼快速俯沖時，它們似乎知道翅膀的哪些部位會有空氣流動不暢的問題，因此它們會在背部和翅膀上的某些區(qū)域伸出一些短小的羽毛，阻止氣流分離。

于是，科學(xué)家們利用從游隼實驗中學(xué)到的知識，設(shè)計了一種附著在飛機機翼邊緣，可以自動調(diào)整的翼片。這個翼片在飛機高速下降過程中，可以自動彈起，阻止氣流分離。

你看，認(rèn)為我們已經(jīng)超越了向鳥類學(xué)習(xí)飛行知識的這種想法，其實是一種驕傲自大的表現(xiàn)。

再比如，你肯定想象不到，一直被人類當(dāng)作害蟲的飛蛾大蠟螟（míng），實際上它們在感知層面，創(chuàng)造了一個自然界的聽覺奇跡，給人類的聲音技術(shù)領(lǐng)域帶來了很大的參考價值。還好，在從它們身上學(xué)到更多聲音世界的經(jīng)驗之前，我們暫時沒有找到將它們消滅殆盡的辦法。

在大蠟螟的腹部，有一對鼓膜聽覺器官，能夠聽到聲音的頻率最高可以達(dá)到320千赫茲，也就是每秒振動32萬次。這是個什么概念呢？我們都知道，人類能聽到的聲音頻率是在20赫茲～20千赫茲之間，低于或高于這個范圍的聲音頻率，也就是所謂的次聲波和超聲波，我們都是聽不到的。一般海洋哺乳動物的聽覺比較靈敏，能聽到的最高聲音頻率基本上在200千赫茲以下。所以，能聽到320千赫茲的這個聲音頻率，在自然界是非常罕見的。

那大蠟螟最初是怎么擁有這種聽覺生態(tài)位的呢？有人推測可能是為了躲避它們的天敵蝙蝠。但是奇怪的是，蝙蝠最高的回聲定位叫聲在達(dá)到差不多200千赫茲之后，就很難再提高了。那么，為什么大蠟螟的聽覺范圍還要多出每秒10萬次的振動余量呢？

科學(xué)家們通過研究，分析有兩種可能性。第一種可能性是，雖然目前的蝙蝠種類聲音頻率最高只可以達(dá)到200千赫茲，但有可能很早之前就滅絕的一些蝙蝠，它們的叫聲頻率更高。所以導(dǎo)致在進(jìn)化過程中，大蠟螟還是保留了這種能夠聽到更高的聲音頻率”的基因。

另一種可能性是，蝙蝠與飛蛾展開了一場聽覺進(jìn)化的軍備競賽，所以飛蛾就干脆采取了一種先發(fā)制人的適應(yīng)性變化。通過進(jìn)化出遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前需要的聽覺范圍，飛蛾聽覺頻率上限提高了，不僅可以對蝙蝠的出現(xiàn)做出更快的反應(yīng)，還可以為蝙蝠的下一次進(jìn)化適應(yīng)預(yù)留一些回旋余地。

不過，這還不是它最特殊的地方。飛蛾的超能力在于，聽覺頻率感知范圍擴大之后，它們可以過濾掉不想聽到的噪聲，使自己能夠?qū)Ｗ⒂谙肼牭降穆曇簟?/p>

有科學(xué)家就模仿飛蛾的這種處理模式，設(shè)計了一種仿生麥克風(fēng)。不僅可以應(yīng)用于助聽器，也可以應(yīng)用于一些，探測人體內(nèi)部特定壓力信號的微型醫(yī)療設(shè)備。而且這種聲音系統(tǒng)還可以用于工業(yè)領(lǐng)域，為那些監(jiān)控嘈雜環(huán)境的安全工程師，增加了一種發(fā)現(xiàn)問題征兆的手段。

同樣是在感知層面的超能力，還有一種生物很有意思。它是世界上最小的哺乳動物，名字叫小臭鼩（qú）。它啟發(fā)我們用另外一種完全不同的方式看世界。盡管臭鼩和許多穴居動物一樣，視力不是很好，但它仍然擁有一種，在不到30毫秒內(nèi)發(fā)現(xiàn)潛在獵物，并決定是否發(fā)起攻擊的超能力。

要知道，30毫秒意味著，小臭鼩憑借自己只有64毫克的大腦，創(chuàng)建獵物圖像的速度，要超出人腦處理眼睛收集到圖像的速度。

那它到底是怎么做到的呢？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，秘密就在小臭鼩的觸須上。對于英國謝菲爾德大學(xué)機器人研究中心的神經(jīng)學(xué)家來說，這項令人驚嘆的生物學(xué)超能力，正好可以解決機器人研究面臨的一個挑戰(zhàn)。

原來，機器人基本上都是依賴可見光譜的接口，比如照相機、激光束等方式與外界進(jìn)行交互的�，F(xiàn)在，科學(xué)家們制造了一個臭鼩機器人。這款機器人沒有攝像頭，但卻可以根據(jù)18根觸須根部，磁鐵的運動來繪制周圍環(huán)境的地圖。未來，這種機器人可以在其他傳感器效果不佳的地方工作，比如煙霧彌漫的房間、堵塞的管道、被厚厚大氣層包裹的行星，或者使用光會危害動物生命的深海海溝。

好，我們剛剛說了在行為和感知層面上，自然界中的那些擁有超能力的生物。其實，你肯定想不到，在思維層面，自然界還有一位記憶大師，可以幫助我們更好地設(shè)計自動駕駛技術(shù)，它就是螞蟻。

我們都知道，螞蟻擅長合作覓食，筑巢或者是戰(zhàn)斗，當(dāng)它們聚在一起形成蟻群的時候能體現(xiàn)出不可思議的集體智慧。不過有新的研究表明，即使是在個體層面，螞蟻也非常聰明，它們是名副其實的記憶大師。

一般情況下，我們從一個地方去到另一個地方，大部分靠的是視覺記憶，再加上一些聽覺刺激。如果我們要找的是一個什么飯店，說不定還會記住一點嗅覺信息。

而螞蟻要收集和記憶的線索比人類多太多了。它們不僅會利用周圍事物的形狀、大小和運動來推斷自己目前在哪，確定前進(jìn)方向，而且還會利用太陽的位置、光的偏振模式、風(fēng)的方向、氣味的微小變化、腳下地面給它們的感覺，甚至是靠離開蟻巢之后已經(jīng)走過的步數(shù)來記憶路線，進(jìn)行導(dǎo)航。

認(rèn)知科學(xué)表明，人類的短期記憶一般不超過4個模塊，而同時處理和記憶這么多復(fù)雜的信息，對我們來說基本上是無法做到的。但螞蟻不一樣，它們的超能力就在于它們有多個記憶模塊。一旦出現(xiàn)偏差，它們既可以單獨使用某個模塊，也可以組合使用多個模塊。

因為它們不固定依賴某一個特定的表征，所以當(dāng)它們周圍的世界發(fā)生變化的時候。比如說天黑了，或者是風(fēng)向發(fā)生變化，又或者是一個很大的障礙物突然出現(xiàn)或消失，它們只需要調(diào)用不同的模塊，就可以大大降低迷失方向的可能性。

因此，科學(xué)家們在研究自動駕駛汽車問題的時候，就從螞蟻的這項超能力中得到了啟發(fā)。對于自動駕駛汽車來說，僅有一個智能模塊，實際上根本不足以判斷如何遵循交通規(guī)則。比如利用GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航，一旦在某些偏遠(yuǎn)地區(qū)失去衛(wèi)星信號，GPS就無法工作了。再比如利用激光測距可以準(zhǔn)確地估算出與靜止物體之間的距離，不過一旦遇到移動的物體，計算就不準(zhǔn)確了。

交通路況極其復(fù)雜時，要想成功通行，自動駕駛汽車就不能依賴標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的地圖，而是必須像螞蟻一樣，通過獨立行動從多個可用的信息模塊中獲取信息，然后再利用這些信息，綜合判斷后解決問題。我們可能需要虛心地接受一個事實，螞蟻這種小小的節(jié)肢動物，無論是個體還是群體，在迅速處理復(fù)雜信息的記憶思維方面，都比我們?nèi)祟惵斆鞯枚唷?/p>

大自然的每一分鐘都在展開你死我活的競爭，是否擁有超能力，直接關(guān)系著各種生物的生死存亡。比如世界上最大的有齒鯨類，抹香鯨可以利用奇特的回聲定位技術(shù)，快速鎖定深海中要獵殺的烏賊。再比如，世界上跑得最快的昆蟲是一種在美國加州人行道常見的蜱螨，它的奔跑速度高達(dá)每秒322個身體長度，相當(dāng)于每小時2000公里，是高鐵速度的5倍左右。還有世界上行動最慢的哺乳動物三趾樹懶，因為每天消耗的熱量只有100千卡，身體代謝特別低，所以能夠經(jīng)受住捕食者、環(huán)境變化和其他壓力的考驗，成了最強悍的生存者。

類似這樣超級生物的故事在這本書里還有很多。作者對于超級生物了解得越多，思考問題的角度也就越來越清晰。我們可能經(jīng)常會問這樣一個問題：自然界的生物到底有沒有什么超能力？也許今天換一個問題會更有價值，那就是：我們是否已經(jīng)足夠聰明到了解這些生物有多聰明了呢？

第二部分

好，剛剛我們認(rèn)識了一些擁有超能力的生物。從它們身上，我們找到了很多復(fù)雜問題的解決方案。不過，除了學(xué)習(xí)這些技能型的生存智慧，超級生物對于我們理解自身生命也很重要。在自然界的生老病死面前，人類是渺小的。在了解這些超級生物的過程中，實際上我們也在更好地看清自己。

所以，接下來，第二部分，我們就講講從這些超級生物身上，我們能了解哪些關(guān)于生命的答案。它們是如何對抗自然疾病的？又有怎樣的生活方式呢？

你肯定想象不到，有一個好消息是，我們可以從大象身上，找到對抗癌癥的方法。陸地上現(xiàn)有的最大哺乳動物，非洲象的存在本身，就已經(jīng)充分體現(xiàn)了自然界的魔力。

為什么呢？我們都知道，導(dǎo)致癌癥發(fā)生的一個原因是細(xì)胞分裂。細(xì)胞每次分裂時都會復(fù)制自己的DNA，由于各種原因，這些復(fù)制有時會出錯。細(xì)胞分裂的次數(shù)越多，出錯的概率就越大，出現(xiàn)過的錯誤就越容易被一次又一次地重復(fù)。

非洲象能夠僅用幾年的時間，就從300磅重的小象長成1萬多磅重的大象，說明進(jìn)行細(xì)胞分裂的次數(shù)之多難以想象。所以，按照我們前面的推斷，小象好像很難活到成年時期，因為它們患癌癥的概率是人類的100倍。

但事實上，大象幾乎不會患癌癥。這是為什么呢？因為科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，大象體內(nèi)有很多與抑癌基因相關(guān)的，一種叫p53的基因。接受p53基因的指令后，大象體內(nèi)突變的細(xì)胞就會放棄抵抗，它們會通過一個叫作細(xì)胞凋亡的過程結(jié)束自己的生命。

科學(xué)家們從大象體內(nèi)提取DNA后，制成了一種合成p53蛋白，然后注射到癌細(xì)胞中。在實驗過程中，他們發(fā)現(xiàn)所有癌細(xì)胞都無法逃脫這種壯士斷腕之舉。癌細(xì)胞先是萎縮，然后煙消云散，沒有留下任何可以變異的東西。目前，這些科學(xué)家們正在研制微型輸送工具，將合成的大象蛋白輸送到哺乳動物的腫瘤中。

陸地上最大的哺乳動物能夠幫助我們找到對抗癌癥的方法，那最小的生物能告訴我們什么呢？

作者發(fā)現(xiàn)，要想更多地了解生命的奧秘，我們就得先找到世界上最小的生物。因為隨著基因分析的發(fā)展，越來越多的科學(xué)研究表明，在很多動物群體中，體型和基因組長度之間存在某種正相關(guān)性。要知道，人類有30億個堿基對，而大多數(shù)微生物，也都有數(shù)百萬個堿基對。堿基對越少，基因組長度越短，科學(xué)研究也就越容易開展。

最后，經(jīng)過了漫長的探索，科學(xué)家們找到了這種叫絲狀支原體”的超級細(xì)菌，它常年寄生在牛和羊的腸道里，基因組有120多萬個堿基對，可以躋身世界上已知最小的基因組之列。研究這種世界上最小的生物，或許能夠讓我們徹底弄明白，到底哪些基因才是維持生命必需的。從而也能夠更好地理解各個基因的獨立作用和它們發(fā)揮出的協(xié)同作用。

如果我們再把目光投向世界上最古老的樹和動物，就會發(fā)現(xiàn)，為了活得更久，他們不僅擁有特殊基因加持的光環(huán)，還有一套經(jīng)過驗證長期有效的生活方式，這是一個長壽秘訣。

世界上最古老的樹是一種叫顫楊的楊樹，顫是顫抖的顫。為了更好記憶，大家給它取了個昵稱叫潘多”，在拉丁語中是我蔓延”的意思。人們最早是在20世紀(jì)的美國猶他州發(fā)現(xiàn)它的。它的一根成熟的樹干跟大海中的藍(lán)鯨身長差不多，它有超過4萬多根的樹干�？茖W(xué)家們通過研究，推測潘多可能有8萬歲了，這就相當(dāng)于它的誕生和人類從猿人進(jìn)化成首批現(xiàn)代人類后，第一次走出非洲的時間差不多。

那為什么潘多可以活這么久呢？科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，簡單是潘多能夠長壽的必備要素之一。潘多的生存方式極其簡單，它是克隆體，采取無性繁殖。雖然不能養(yǎng)育后代，意味著它們在進(jìn)化上肯定是停滯不前的。但科學(xué)家認(rèn)為，這樣潘多就不需要耗費開花結(jié)果所需的大量能量，因此，它們可以利用所有可利用的水、陽光和養(yǎng)分，發(fā)展強健的根系。龐大的根系結(jié)構(gòu)在表層土壤的保護下不會受到任何影響，能夠抵抗外界的環(huán)境變遷。可見，潘多把所有的能量都用在了生存這一件事上。

其實，簡單的生活方式也是世界上最古老的動物，春氏單根海綿的長壽秘訣。它看起來像一條褐色的大絲瓜，和我們想象中動物的樣子相去甚遠(yuǎn)。它沒有嘴巴和眼睛，也沒有腿和腳蹼�？茖W(xué)家估算，它至少在海底生存超過了1.1萬年。

不過，除了追求簡單，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，巨大的環(huán)境壓力也是春氏單根海綿能夠保持長壽的要素之一。它所在的深海海槽底部，每平方厘米的壓力超過210斤，也就是相當(dāng)于一個指甲蓋大小的地方要承受超過210斤的壓力。而且在漫長的生存時間里，海水溫度波動幅度極大，最低可以達(dá)到近乎結(jié)冰的0.8攝氏度，最高可以達(dá)到讓它們熱得難以忍受的10攝氏度。但是，就像拳擊手做賽前準(zhǔn)備一樣，春氏單根海綿每天都在做訓(xùn)練，已經(jīng)持續(xù)了數(shù)萬年，因此它們的適應(yīng)性非常強。

眾多科學(xué)研究表明，在地球上存在時間較長的生物，基本上都受益于這三要素：簡單的生活、挑戰(zhàn)性環(huán)境，以及細(xì)胞生存能力，這里的細(xì)胞生存能力說的其實也就是良好的基因表達(dá)。

那對于人類來說，這個三要素的長壽秘訣適用嗎？

這個問題，其實人類探尋了幾千年，也沒有找到準(zhǔn)確的答案。但是作者在這本書里說的三要素，倒是給了我們一個思考方向。

2016年，作者在探訪人類長壽地，中國廣西的巴盤屯的過程中，遇到了一位心臟病學(xué)家約翰·戴。按約翰·戴的估計，巴盤屯可能是世界上最長壽的地區(qū)之一。這里每100名居民中就有一個人活到了100歲，還有幾位老人的年齡甚至超過了110歲。

約翰·戴和作者說：如果你認(rèn)真觀察這里人們的生活，你會發(fā)現(xiàn)長壽的秘訣沒有那么復(fù)雜，就是簡單樸素的生活方式。但這并不是說他們的生活沒有壓力。恰恰相反，這里的老人每周七天都在地里干活，一直要勞作到90歲，甚至是100歲。

至于某種形式的細(xì)胞生存能力這個要素，約翰·戴通過調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，那里的人們所擁有的基因沒有什么特殊性。這并不代表他們的身體不具備優(yōu)異的細(xì)胞生存能力，而是說，我們所有人的身體可能都具備這種能力。

你看，科學(xué)家經(jīng)過調(diào)研得出的利于長壽的生活方式，正是這些看起來特別樸素日常的道理。這些道理可能就是正確的方向。當(dāng)我們持續(xù)運動，當(dāng)我們樂觀地看待這個世界，當(dāng)我們保持健康的飲食習(xí)慣的時候，我們?nèi)祟愃鶕碛屑?xì)胞，其實就能很好地適應(yīng)這個世界。

在這本書的最后，作者說自己正在和時間賽跑。因為他意識到，人類之所以現(xiàn)在還有向超級生物學(xué)習(xí)的可能，是因為這些生命的存在。而遺憾的是，實際上它們中的很多物種，已經(jīng)瀕臨滅絕。這對于人類來說，將會是一個巨大的損失。

自然孕育了人類全部已知的，生存解決方案。未來，它還會為人類提供更多未知的生存解決方案。我們需要也必須對自然界的所有生物保持應(yīng)有的敬畏之心。

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