【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：

關于作者

馬修·D·拉普蘭特，是美國猶他州立大學新聞學副教授，也是一位記者。通過與各個領域的生物學家共同探索和交流，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，我們能了解哪些關于生命的答案？

點擊查看大圖，保存到手機，也可以分享到朋友圈

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，這些問題在科學界卻并沒有受到關注，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，在科學界意味著一種極端現(xiàn)象，是一個異常值。我們都知道，科學要講究嚴謹嘛，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，真正關于這些超級生物的科學研究，其實是非常少的。

那這些超級生物有關注的必要嗎？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，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化中偶然的錯誤，而是一種必然結果。

而且，我認為，這些超級生物，它們能存活到今天，本質上都是特定環(huán)境下的一個成功解決方案，是一套成功應對環(huán)境的算法。那都是用漫長的時間，經(jīng)過反復試錯，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雜問題，已經(jīng)寫好的解決方案。

今天的這本書，就將帶領我們走進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新聞學副教授，也是一位記者。通過與各個領域的生物學家共同探索和交流，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，學習他們到底是怎么發(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到300公里/小時以上。這是個什么概念呢？相當于1.2秒內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注。還有工程師一度認為，航空工業(yè)已經(jīng)超越了向鳥類學習飛行知識的階段。直到近幾年，有科學家深入研究后才發(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，最壞的結果就是飛機失控墜落�？茖W家們觀察到，當游隼快速俯沖時，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，科學家們利用從游隼實驗中學到的知識，設計了一種附著在飛機機翼邊緣，可以自動調整的翼片。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，認為我們已經(jīng)超越了向鳥類學習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，給人類的聲音技術領域帶來了很大的參考價值。還好，在從它們身上學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。所以導致在進化過程中，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)制人的適應性變化。通過進化出遠遠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，還可以為蝙蝠的下一次進化適應預留一些回旋余地。

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，使自己能夠專注于想聽到的聲音。

有科學家就模仿飛蛾的這種處理模式，設計了一種仿生麥克風。不僅可以應用于助聽器，也可以應用于一些，探測人體內部特定壓力信號的微型醫(yī)療設備。而且這種聲音系統(tǒng)還可以用于工業(yè)領域，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機器人研究中心的神經(jīng)學家來說，這項令人驚嘆的生物學超能力，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行交互的�，F(xiàn)在，科學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計自動駕駛技術，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，確定前進方向，而且還會利用太陽的位置、光的偏振模式、風的方向、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，進行導航。

認知科學表明，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)進行導航，一旦在某些偏遠地區(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，計算就不準確了。

交通路況極其復雜時，要想成功通行，自動駕駛汽車就不能依賴標準統(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，在迅速處理復雜信息的記憶思維方面，都比我們人類聰明得多。

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，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，它的奔跑速度高達每秒322個身體長度，相當于每小時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，我們找到了很多復雜問題的解決方案。不過，除了學習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，導致癌癥發(fā)生的一個原因是細胞分裂。細胞每次分裂時都會復制自己的DNA，由于各種原因，這些復制有時會出錯。細胞分裂的次數(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。

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，說明進行細胞分裂的次數(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？因為科學家們發(fā)現(xiàn)，大象體內有很多與抑癌基因相關的，一種叫p53的基因。接受p53基因的指令后，大象體內突變的細胞就會放棄抵抗，它們會通過一個叫作細胞凋亡的過程結束自己的生命。

科學家們從大象體內提取DNA后，制成了一種合成p53蛋白，然后注射到癌細胞中。在實驗過程中，他們發(fā)現(xiàn)所有癌細胞都無法逃脫這種壯士斷腕之舉。癌細胞先是萎縮，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，科學研究也就越容易開展。

最后，經(jīng)過了漫長的探索，科學家們找到了這種叫絲狀支原體”的超級細菌，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鯨身長差不多，它有超過4萬多根的樹干。科學家們通過研究，推測潘多可能有8萬歲了，這就相當于它的誕生和人類從猿人進化成首批現(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，意味著它們在進化上肯定是停滯不前的。但科學家認為，這樣潘多就不需要耗費開花結果所需的大量能量，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。龐大的根系結構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�？梢�，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。它沒有嘴巴和眼睛，也沒有腿和腳蹼�？茖W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，最低可以達到近乎結冰的0.8攝氏度，最高可以達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備一樣，春氏單根海綿每天都在做訓練，已經(jīng)持續(xù)了數(shù)萬年，因此它們的適應性非常強。

眾多科學研究表明，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，以及細胞生存能力，這里的細胞生存能力說的其實也就是良好的基因表達。

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。

至于某種形式的細胞生存能力這個要素，約翰·戴通過調研后發(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，科學家經(jīng)過調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。當我們持續(xù)運動，當我們樂觀地看待這個世界，當我們保持健康的飲食習慣的時候，我們人類所擁有細胞，其實就能很好地適應這個世界。

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習的可能，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有的敬畏之心。

。。。。