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August 27, 2019蟑螂的民主决策洞庭湖边鼠满为患的时候,有一位时评家写过一篇文章,很认真地说老鼠的生命力如此之强,我们应该敬畏它。我不知道他说的敬畏是什么意思,是不是要搞一个拜老鼠教?那样的话,还不如搞一个拜蟑螂教,蟑螂的生命力之强,更值得“敬畏”:它们几乎可以吃任何有机的东西,连拌了老鼠药的毒饵都可以成为它们的安全食品。在饱餐一顿之后,它们可以3个月不吃东西,1个月不喝水,都还能活下去。把蟑螂的头切掉,它们还可以继续活上一周到一个月,直到死于脱水或饥饿。蟑螂的繁殖力同样惊人,如果房间里跑来了一只雌性德国小蠊,在适宜的条件下,一年之内她就可以留下10万只后代。难怪一个房屋一旦有了蟑螂,就很难消灭干净。也难怪蟑螂已经在地球上生活了3亿多年之久,比它更晚出现的恐龙早已灭绝,而它却越活越滋润,而且3亿年来形态没有什么变化,3亿年前的蟑螂化石看上去和现在的蟑螂没有多大的不同。我们当然犯不着为此去敬畏蟑螂,不过做为进化得如此成功的物种,有很多值得研究的地方,比如它的行为模式。蟑螂很喜欢钻到隐蔽的地方躲起来,以免被发现。蟑螂在躲藏的时候还喜欢扎堆,这也容易理解,聚在一起有很多好处:容易找到配偶,容易沾光揩油跟着大家找到食物,在干燥的环境中聚在一起还能保湿等等。当然,太多的蟑螂都扎堆在一起也不好,毕竟资源是有限的。那么它们怎么选择到哪里和如何扎堆呢?在蟑螂的社会中,没有领袖来发号施令,也没有蚂蚁那样的社会分工,每一个蟑螂都是平等的,决策过程完全民主。要集体做出合理的民主决策,并不需要有高深的思想和高超的智力,只需要大家都本能地遵循几条简单的原则:每只蟑螂都出去随机探索环境、发现隐蔽处,根据隐蔽处的质量好坏进行选择,各个蟑螂互相接触、相互影响,然后根据隐蔽处的拥挤程度来决定自己是留下还是离开。比利时布鲁塞尔自由大学的研究人员为此做了一系列实验。这些实验很容易做,如果你有空养蟑螂也可以去重复。在一个器皿中建两个相同的遮蔽处(比如放两个塑料瓶盖),然后放一些(比如说50只)蟑螂进去。蟑螂起初到处乱爬,互相触碰进行“咨询”,慢慢地就往遮蔽处扎堆了。如果遮蔽处的容量足够大(比如说能容纳60只蟑螂),那么所有的蟑螂会倾向于躲到其中某个遮蔽处,而让另一个遮蔽处空着,选哪个遮蔽处来躲是随机的。把遮蔽处的容量缩小,比如说每处最多只能容纳40只蟑螂。会出现什么情况呢?是不是40只挤到一处,剩下的10只到另一处呢?不是,蟑螂将会倾向于做平分,在两个遮蔽处中各有25只蟑螂。现在再放进一个遮蔽处,蟑螂会不会平均分配到3个遮蔽处里面去呢?不然。如果遮蔽处的容量不够大(只能容纳40只蟑螂),那么蟑螂将在其中的两处做平分,每处各有25只蟑螂,而让第三处空着。如果遮蔽处的容量足够大(可容纳60只蟑螂),那么全部50只蟑螂都将挤到一处,而让另两处空着。如果这些遮蔽处的质量都一样,那么蟑螂选择去哪一处是随机的。如果遮蔽处的质量存在差异,比如有一处比较暗,另一处比较亮,那么蟑螂在大多数时候会选择去较暗的遮蔽处。从数学上可以证明,蟑螂这么做对每个个体来说都是最佳的选择,可以合理地平衡竞争资源与相互合作的关系。不需要有领导来“集中”,绝对的民主决策也能获得最佳结果。能有这样的结果是因为大家都遵守游戏规则。假如出现一只突变的蟑螂非要别出心裁不可,又会怎样呢?要找到这种突变蟑螂可不容易,研究人员就建造了机器蟑螂来代替。这种机器蟑螂看上去一点也不像蟑螂,倒像一辆玩具汽车,不过蟑螂的眼神很不济,在给机器蟑螂涂上从蟑螂身上提取的化学物质、让它们带上蟑螂的味道后,蟑螂就把它们当成蟑螂对待,也和它们触触碰碰进行咨询了。研究人员通过程序控制,让机器蟑螂也具有蟑螂的特点:喜欢躲藏到阴暗的遮蔽处和喜欢扎堆。在12只蟑螂中放进4只机器蟑螂,这个群体的表现和正常的蟑螂群体一样,让它们在一暗一亮两个遮蔽处挑选,大多数时候它们都会躲到暗的遮蔽处去。然后,研究人员改变程序,让机器蟑螂喜欢较亮的遮蔽处。结果,在这几个机器蟑螂的误导下,出现了反常,在大多数时候蟑螂群体会躲到较亮的遮蔽处去。说不定以后可以利用这种机器蟑螂把房间中暗藏的蟑螂都引到明处,聚而歼之。所以呢,民主决策虽然是个好东西,但是也很脆弱,很容易被某个别出心裁的异己分子所破坏。不过,如果这些异己分子出的是坏主意,会很快被自然选择淘汰。不幸的是,在它们被淘汰时,会有一大帮盲从它们的家伙陪葬。...more8minPlay
August 21, 2019吃豆制品能够取代肉制品吗?豆类蔬菜和豆制品被认为是比较健康的食品,这是因为豆类是一种比较特殊的食物,它同时具有蛋白类食物和蔬菜的优点,这跟其他的蔬菜不一样。豆类富含蛋白质,而且豆类蛋白质的品质比较接近动物蛋白,是比较好的蛋白质。豆类还含有在其他蛋白质类食物中常见的其他营养素,例如铁元素和锌元素。但是豆类跟其他蛋白类动物食品不一样的是,它几乎不含有害健康的饱和脂肪酸,也不含胆固醇,所以这是一个优点。豆类食物跟其他蔬菜一样富含维生素C、钾离子、膳食纤维,这个又是蛋白类动物食品所不具有的,所以豆类食品同时具有蛋白类食品和蔬菜的优点,被认为是一种健康的食品,应该成为健康饮食的一部分。但是即使是健康食品,也不是可以随意吃的。我们在吃豆类食品的时候需要注意什么呢?首先,要认清什么样的食物才真正属于豆类。营养学上说的豆类食物包括大豆、扁豆、蚕豆,还有成熟的豌豆。但不包括不成熟的豌豆,也就是所谓的青豌豆,也不包括四季豆,因为青豌豆和四季豆的营养成分跟其他豆类差别比较大。青豌豆淀粉含量比较高,被归为淀粉类蔬菜,而四季豆是被归为其他类蔬菜的,不属于豆类。其次,豆类食品虽然具有蛋白质类食品的优点,又不具有其他蛋白质类食品的缺点,但是这也不等于说可以用来取代其他蛋白类食品。豆类蛋白质虽然是植物蛋白中最好的,但是和高品质的动物蛋白比还是有些差距。以前人们认为大豆蛋白可取代乳清蛋白,所以婴儿配方奶粉中的蛋白质有的用的就是大豆蛋白。但是后来发现,吃大豆蛋白配方的婴儿和吃乳清蛋白配方的婴儿相比,长大后健康状况有差异,前者更容易得哮喘和过敏。所以除非有特殊的医学要求,例如婴儿得了乳糖不耐症,婴儿吃配方奶粉的话只能吃乳清蛋白配方的。有一些素食主义者,他们想完全用豆类食品来取代动物的食品,这种做法其实是有健康风险的。因为豆类食品里头含有一种物质叫异黄酮,而异黄酮具有微弱的雌激素活性,我们把它吃下去以后,异黄酮会跟体内的雌激素受体相结合。适量的异黄酮对人体没有害,甚至可能是有益的,但是如果吃得太多的话就会有健康的风险,例如影响男性生殖功能,让男性女性化。2008年哈佛大学公共卫生学院和医学院的调查发现,摄入豆制品较多的男人,精子数量较低。动物实验表明,摄入大豆异黄酮会影响雄性动物的性功能。临床上也有报道,有男子因为喝了太多的豆奶,体内雌激素含量是正常值的4倍,出现严重的乳房肥大症。所以即使是好东西,也不能多吃。健康饮食的原则是饮食均衡,食物多样化。...more5minPlay
August 20, 2019好人和骗子的博弈1950年,美国数学家阿尔伯特·塔克在斯坦福大学给心理学家做报告时,讲了一个故事。警察在盗窃现场附近抓到了两名疑犯阿尔和鲍勃,把他们分开审讯,并分别向他们开了条件:如果两人都不招供(疑犯彼此“合作”),警方没有他们盗窃的证据,将以携带武器这一较轻的罪名各判处一年监禁。如果两人都招供并牵连对方(疑犯彼此“背叛”),两人都将各判处10年监禁。如果有一人招供并牵连对方,而对方不招供,此人将被免于起诉,而对方将被判处最高刑期20年。阿尔会想:“鲍勃要么招供要么不招。如果鲍勃招了,而我不招,那么我将被判20年,我招了则被判10年。如果鲍勃不招,我也不招,那么我将被判1年,但是如果我招了,我将被免于起诉。所以不管鲍勃招不招,我招供都是最好的选择。”鲍勃也这么想。最终两人因为都“理性”地选择招供而被判了10年。但是如果他们都“非理性”地选择不招,则只会被判1年。理性的选择却不能带来最佳的结果,这个“囚徒困境”后来成了博弈论最著名的问题。博弈论还有一个类似的问题也是关于合作与背叛(或欺骗)的关系,但是条件有些不同。有两个人驾车回家,遇到暴风雪,被雪堆分别堵在了街道的两头。司机要么出来铲雪清除路障,要么待在车中。如果两个司机分别从两头铲雪(“合作”),就能都开回家并分担劳动付出。如果只有一个司机铲雪,另一个司机待在车中等对方铲完雪,他也能回家,而且还避免了劳动付出(“欺骗”)。当然,如果两人都待在车中,没人铲雪,那就谁也回不了家了。在这种情况下应该怎么选择呢?最佳的策略是做出与对方相反的选择:如果对方当“好人”铲雪,我就当“骗子”坐等其成;如果对方不铲雪,我就当“好人”自己来铲雪,这样虽然被人占了便宜,总比坐以待毙的好。博弈论在第二次世界大战结束后不久后出现,本来是为了解决政治学和经济学问题的。上个世纪70年代,它开始被用来解决自达尔文以来就困扰着生物学家的一个生物进化难题:本质上是自私的生物个体为什么会进化出合作行为?它是自然选择作用下不加思索的本能行为,因此就连毫无思考能力的单细胞生物,也会面临着合作还是欺诈的两难,比如酵母菌。酵母菌通常利用单糖(葡萄糖和果糖)做为营养。如果环境中没有这些单糖,酵母菌也能利用其他糖,例如蔗糖(比单糖复杂的二糖)。但是酵母菌要先把蔗糖消化成单糖,为此需要分泌转化酶来催化这个消化过程。这个消化过程发生在细胞外(更确切地说,发生在细胞膜和细胞壁之间),产生的单糖扩散开去,其他酵母菌也能利用。有的酵母菌的基因发生突变,生产转化酶的基因失去了作用,自己不能分泌转化酶,但是它们能窃取其他酵母菌制造的单糖,又可以节省进行消化的成本。它们成了“骗子”,而那些耗费能量把蔗糖变成单糖的酵母菌成了“好人”(合作者)。对群体来说,大家当好人彼此合作,全都生产单糖并分享,这样最有优势。但是对个体来说,当骗子最有优势。休斯顿大学的研究人员曾经做过一个实验,结果表明,一个酵母菌群体中好人的密度越大,当骗子的优势就越明显。他们认为这像是“囚徒困境”。在这样的群体中,好人和骗子分享全部的资源,而好人要承担生产成本,因此好人总是竞争不过骗子,一旦出现骗子,它们的后代数量会越来越多,好人的数量会越来越少,等到骗子们统一了天下,末日也就快到了,好人遗留下来的单糖被耗尽后,群体就会灭绝。一个处于“囚徒困境”的群体是很不稳定的。实际的情形可能比这复杂。麻省理工学院的研究人员最近发现,好人生产的单糖并不是100%拿出来共享的,而是自己会截留一小部分,虽然私藏的这部分很少(只占约1%),却让好人在利用单糖方面比骗子有了一点优势,在一定条件下这点优势超过了制造单糖的成本,就会让当好人在总体上比当骗子更有优势。好人也会有机会。实验的结果的确如此。在好人的数量比较少、单糖的量也比较少时,能否有效地利用单糖就显得比较重要,好人对单糖的利用率高了1%,其优势较为明显,好人的数量会逐渐增多。等到好人的数量达到一定程度,好人制造单糖花费成本的劣势体现出来了,骗子的优势反而更为明显,骗子的数量就开始逐渐增多了。最终,好人和骗子的比例会达到平衡。实验表明,不管一开始酵母菌群体中的好人和骗子的比例是多少,演变的结果,最后的比例都是一样的。因此,这更像是“雪堆博弈”,特立独行是最佳策略:举世皆好人时当骗子,举世皆骗子时当好人,这样最有可能获得成功。...more8minPlay
August 17, 2019萤火虫的战争2006年的夏天我是在新英格兰度过的。在新英格兰夏夜的草地上,可以看到许多萤火虫飞舞。我突然想起,我已经有很多年没有见到萤火虫了。在我近年来长期生活的地方,是没有萤火虫的:北京的市区固然不必说,南加州的郊外也见不到萤火虫的踪迹。实际上,由于未知的原因,美国自堪萨斯州以西,萤火虫就难得一见了。 一般人都知道萤火虫发光是为了寻找配偶。在北美夜空做灯火表演的是雄萤火虫。雌萤火虫则躲在地面草丛中,见到同种雄萤火虫发出的信号后,再发光做出回应。双方一来一往地用光相互联系,直到雄萤火虫确定了雌萤火虫的位置,飞到她的身边,然后开始交配。 萤火虫在全世界有大约2000种,在北美见到的萤火虫大多数属于两个属:体型较小、发黄光的否提那斯属,体型较大、发绿光的否丢瑞斯属。不同种类的萤火虫有不同的发光模式,光的颜色、持续时间、间隔、闪烁次数、飞行高度等方面各不相同。同一属的萤火虫的形态往往长得很相似,区分它们的重要特征就是其发光模式。独特的发光密码使同种雌雄能相互识别,避免出现有害的杂交,进化生物学将这种现象称为“生殖隔离”机制。 北美最常见的一种萤火虫属于黄光萤火虫,俗称“北斗”,它发出的是黄绿色荧光。雄虫靠近地面飞行,每隔6秒钟发一次闪光,持续时间大约半秒,发光时向上飞行,形成一个“J”字。地面上的雌虫如果看到了,会等大约2秒钟再发出一次持续半秒钟的闪光做出响应。其他种的萤火虫的发光模式与此不同:有的每间隔2-3秒钟就发出持续时间长达2-3秒的光,有的每隔3-4秒钟快速地闪3次,有的发光模式则类似于莫尔斯电码中的“点-划”(先快速闪一次,再来一次长时间的)…… 如果你读得懂发光密码,就可以知道在你眼前飞舞的萤火虫属于哪个物种。而且,如果你用小手电筒模拟某种雄虫的发光密码,甚至可以吸引那个种的雌虫和你对话。 在上个世纪60年代,康奈尔大学昆虫学家洛伊德(James E. Lloyd)利用这个窍门,用手电筒做为工具来捕捉他想要的那个物种的雌萤火虫。他当时主要对黄光萤火虫感兴趣,但是他有些奇怪地发现,绿光萤火虫的雌虫也会对他发出的黄光萤火虫的信号做出回应。这是为什么呢?难道这二者之间的“生殖隔离”不那么明显? 答案在1965年4月6日的晚上揭晓。当时他在佛罗里达寻找一种黄光萤火虫雌虫,用手电筒发出该种雄虫的信号(两次间隔2秒的快闪,每4-7秒重复一次),收到强烈的响应,走进一看,是一只较大的绿光萤火虫雌虫,而绿光萤火虫雄虫发出的信号很不同(每3-5秒发一次闪光)。洛伊德就呆在这只雌虫的身边进行观察。在半个小时内,这只雌虫共吸引了12只黄光萤火虫雄虫的注意,最后1只在和雌虫交换了几次信号后,停在雌虫的附近。十几秒后,洛伊德打开手电筒,发现绿光萤火虫雌虫正抓住黄光萤火虫雄虫,咀嚼它的后背。 大多数种类的萤火虫成虫以花蜜或花粉为生,甚至什么都不吃,但是绿光萤火虫雌虫却通过打信息战以捕捉其他萤火虫为乐,这是为什么呢?除了增加营养,还有没有别的原因呢?对此,康奈尔大学的昆虫学家艾斯纳(Thomas Eisner)等人通过实验给出了一个出人意料的答案。 我们先来思考一下这个问题:萤火虫在黑暗中发光,如此公然暴露自己,就不怕被天敌捕捉吗?如果说这是为了爱情不怕牺牲,那么它们的幼虫和卵也都在持续地发光(甚至某些成虫不发光的萤火虫,其幼虫和卵也都发光),又是为什么呢?原来,萤火虫的卵、幼虫和成虫的体内含有类似于蟾蜍毒素的毒素,鸟类、蜘蛛等天敌很害怕这种毒素,所以发光其实也是一种警告:我有毒,别吃我! 绿光萤火虫却偏偏不会自己生产这种毒素,其雌虫在捕食了黄光萤火虫雄虫之后,黄光萤火虫雄虫体内的毒素就转移到了绿光萤火虫雌虫的身上,再传给绿光萤火虫的卵和幼虫。所以,绿光萤火虫雌虫设计捕食黄光萤火虫雄虫的主要原因,是为了巧取化学武器武装自己。 绿光萤火虫雄虫自己也不会生产毒素,但是体内也携带着毒素,又是从哪里来的呢?昆虫学家们怀疑它们是通过豪夺——在空中直接捕食黄光萤火虫雄虫——得来的。在实验室里,绿光萤火虫雄虫会捕食黄光萤火虫雄虫,在野外是否也会如此,则还是个谜。 在浪漫的萤火背后,隐藏着的秘密如此残酷,却又如此奇妙!...more7minPlay
August 16, 2019吃海鲜有利有弊要注意前面我们谈到(《“大鱼大肉”好不好?》),吃蛋白质类的食品也要多样化,鸡蛋、牛奶、肉类、水产品、豆制品、坚果都要适当吃一些,它们除了能够提供蛋白质,还能提供别的营养素。例如,海鲜、水产品往往富含不饱和脂肪酸,这是一种比较好的脂肪酸,有助于降低心血管疾病的风险,所以医学界也一直提倡要适当吃一些海鲜、水产品。一般来说,每周吃水产品应该不少于250克,相当于每天能提供250毫克的不饱和脂肪酸。但是海鲜、水产品是存在健康风险的。主要是因为现在的海、河流受污染很严重,特别是受重金属汞的污染。工厂排出的废水里有的含有汞,废水排到了河流、海洋里,汞就会被一些水生生物给吸收了。重金属一旦进入了生物体体内,就难以再排出去,就会积蓄下来。小鱼吃小虾,大鱼又吃小鱼,这样这些生物体体内的汞就层层累积下来,最后又被人给吃下去。所以吃海鲜、水产品的时候很关键的一条,就是要注意汞污染的问题。越是在食物链顶端的那些海洋生物,体内汞的含量就会越高,例如鲨鱼、旗鱼。所以像这种含汞量特别高的水产品,是要避免去吃它的。还有一些水产品,像金枪鱼、龙虾,它们体内的汞含量也是比较高的。这些含汞量偏高的水产品并不是说都不要吃,而是要少吃。经过测定,有一些水产品的汞含量是比较低的,它们包括三文鱼、鳟鱼、沙丁鱼、罗非鱼、鲶鱼、虾、螃蟹,大家可以适当地多吃。一些人可能会说,我们本地产的那些淡水水产品,例如河流、水库里头的,没有相关机构做过测定,我怎么知道这些水产品汞的含量是高还是低?在这种情况下应该尽量少吃,比平时吃得还要偏低一些。尤其要注意的是孕妇,因为汞对胎儿的影响要比一般人还要大得多,所以孕妇如果吃水产品的话,要有一定的量的限制。但是水产品里的不饱和脂肪酸对胎儿发育又有好处,所以孕妇在吃水产品的时候要权衡利弊,不能吃得太多也不能吃得太少,这个量大致是一周吃250克~350克。如果你吃的是那种不知道汞含量的淡水水产品,那么这个量还应该减到每周不超过150克。这个推荐量也适合哺乳期的妇女。在吃水产品的时候还要尽量避免吃那些含汞量比较高的部位,因为汞在生物体内积蓄的时候,会比较集中地在内脏、大脑这些部位积蓄,所以在吃水产品的时候要尽量避免吃内脏、吃头。有一些人喜欢吃鱼头,觉得鱼头很好吃,但是鱼头恰恰是汞含量比较高的部位,其实应该是少吃的。吃贝壳的时候,也尽量不要吃内脏部分,因为贝壳内脏也是属于重金属含量比较高的。...more5minPlay
August 12, 2019没有统治者的和谐社会在人们的心目中,沙漠是没有生机的。其实并非如此。在美国亚利桑那的沙漠,光是生活在那里的蚂蚁就有100多种,其中最常见的是以采集种子为生的红色收获蚁。夏天雨季是它们的繁殖季节。每个夏天,一旦开始下雨,长着翅的年轻蚁后和雄蚁就试图飞出巢寻偶,但通常被工蚁给硬拽了回去。突然有一天,一般是在第二或第三场雨之后第一个晴朗的下午,各个巢中的年轻蚁后和雄蚁似乎不约而同地都被放了出来,开始了它们一生中唯一一次的飞翔。成千上万只年轻蚁后和雄蚁密密麻麻地飞到同一块地方交配。交配之后雄蚁继续聚在一起等死,它们只能再活一两天。蚁后则分散飞走,独自找个合适的地点降落下来,脱掉翅,开始挖巢。在这个过程中,绝大部分蚁后都被鸟、蜥蜴吃掉,或被同种、异种的工蚁杀死了。只有不到1%的年轻蚁后设法挖好巢躲起来开始产卵,等到工蚁孵化出来,日子就开始好过了。这些劫后余生的蚁后能够活上15~20年,最多的时候一个蚁巢能够同时有上万只工蚁忙进忙出。年轻的工蚁只在巢内活动,负责照看蚁后、幼蚁和储存食物。年纪大一些了才开始参与外部事务。与外部有关的活动分为四种:每天早晨几只工蚁先出去侦察周围的情况;然后负责采集的工蚁再成群结队地到侦察蚁指定的地点搬运食物;另有一些工蚁负责巢的建造、维修工作,把挖出的土搬到洞口倒掉;还有一些则是清洁工,负责把巢里的垃圾清理出去。哪一只工蚁干哪一项工作是不是天生就决定了?或者虽然不是天生的,但是一旦选择了做哪项工作就终身不变呢?在通常情况下工蚁选择了干哪一行似乎就一直干下去,但是长期研究收获蚁的斯坦福大学生物学家黛博拉·戈登用一系列实验证明工蚁会随着环境的变化而按一定的规律变换工种。戈登给不同工种的工蚁用不同颜色的涂料标记,以便追踪它们。她在蚂蚁的采集地点放上许多种子,让蚂蚁知道有了新的食物来源。这时,侦察兵、维修工和清洁工都纷纷改变角色,参与抢运这些食物。在另一个实验中,戈登从附近抓来10只与收获蚁竞争食物的另一种蚂蚁,放在收获蚁巢的周围。收获蚁发现这些竞争者后,派出更多的侦察兵,其中有的是维修工和清洁工变来的。戈登做的第三个实验是在蚁巢洞口放一些牙签,增加维修工的工作量。为此参与维修工作的蚂蚁增多了,但是新增加的维修工都是没有被标记的,它们是从本来只负责洞内事务的年轻工蚁转变来的。这些实验结果表明,工蚁是会变换工种的,但是不同工种的级别不一样:维修工的级别最低,只能从年轻工蚁那里获得补充,维修工一旦改而从事其他工种,就不会再回头去做维修工了;而采集工的级别最高,采集工是不会再改而从事其他工种的,即使其他工作有需要,它们宁愿闲着也不去帮忙。采集食物是蚁巢的头等大事,也是最辛苦的工作,采集工要摆这样的架子是可以理解的。那么由谁来决定哪只工蚁从事什么工种或变换工种呢?你可能会想到蚁后。其实蚁后的“后”是人类所赋予的,她并非蚁巢的统治者,而只是一个生育机器,除了进食和产卵,几乎不会干其他任何事情。她不可能了解蚁巢和周围环境发生的变化,也不可能对工蚁发号施令。事实上,大部分工蚁在出生后就与蚁后失去了联系,特别是在成为采集工之后,就只待在洞穴靠外的部分,连洞穴深处都不去了。不可能有哪一只蚂蚁能够管理一万大军。在蚁巢中没有统治者或管理者。每只工蚁要从事什么工作,是它自己决定的。那么它如何决定是继续现在的工作、闲着还是改换工种?这可能取决于两个因素:一个是环境因素(发现新的食物来源、竞争对手等等)的直接刺激,另一个是间接从其他工蚁那里得来的信息。观察过蚂蚁的人都会注意到,蚂蚁最喜欢干的一件事是互相碰触角打招呼,这实际上是在闻对方身上的味道,从中可以知道对方是不是同一个巢的、在从事什么工作、是否成功等信息。一只闲着的工蚁其实并没有完全闲着,还在不停地和经过的工蚁打招呼。它可以根据它接触到的某个工种工蚁的数量、接触频率和它们的状况来决定自己是继续闲着等待从事同一工作,还是立即改变工种。比如说,我们可以设想,一只闲着的维修工如果接连碰到5只成功运回食物的采集工,它就知道采集工作很繁忙,自己有必要也参与进去。计算机模拟表明,每只工蚁都遵守类似的简单规则,就会出现人们观察到的有序变化。只要每个成员都自觉地严格遵守同一套规则,那么不需要有统治者,整个社会也可以有序地运行,甚至比有统治者的社会还和谐。这也许让人羡慕,可惜人不是蚂蚁:人是有自由意志的。...more8minPlay
August 12, 2019麝牛,你为什么不跑麝牛是一种生活在加拿大北部、格陵兰和美国阿拉斯加的大型极地动物。雄麝 牛在发情时会散发出一种类似麝香的香味,故名。实际上它们没有麝香腺,香味是从眼眶中的腺体发出的。它们虽然长得像美洲野牛,实际上也不是“牛”,亲缘关系更接近羊。它们的身体极好地适应了极地的生活。麝牛的绒毛是保暖性能最好的 一种自然纤维,比相同重量的羊毛暖和7倍。 麝牛是一种很有组织的群居性动物,在遇到天敌时,不像野牛那样惊惶地乱跑, 而是形成一种特殊的防御圈,十几头公牛、母牛冲上高地,肩并肩把牛犊围在中间保护起来,脸朝外,低下头,虎视耽耽地面对着敌人。它们的主要天敌是北极狼和北极熊。面对一具具三、四百公斤的庞大身躯和坚硬的牛角(麝牛不论雌雄都长角), 北极狼和北极熊往往无计可施。有时愤怒的麝牛会冲出防御圈主动发起进攻。 但是,当挥舞着枪支的欧洲人进入极地,为了获得皮毛、牛肉和牛角而向麝牛宣战时,麝牛的防御体系不仅成了废物,而且比四散溃逃还要糟糕。捕杀者先是派出猎狗追赶麝牛,等麝牛愤怒地形成防御圈准备决一死战时,便挨个挨个地将其射杀。 这种杀戮极为高效。1865年左右,阿拉斯加最后一头麝牛被射杀。到20世纪初,加拿大和格陵兰的麝牛也濒临灭绝。1902-1909年间,美国探险家彼利海军少将几次率领探险队向北极进军,共射杀了大约600头麝牛作为食物。他们也通过出售麝牛毛皮来获得活动经费。 如果不是加拿大政府在1917年通过法律禁止捕杀麝牛的话,麝牛可能早已灭绝。1930年,美国国会提供资金,从格陵兰运了34头麝牛重新引进到阿拉斯加。在保护下,麝牛繁衍得非常快速。目前在阿拉斯加大约已有3000头麝牛,在全世界大约有8万头,已不再被认为是濒危动物,某些地区甚至允许对其做限量的捕杀。 「柱牙象等大型古哺乳动物的灭绝与美洲原住民的捕杀有关。」麝牛在地球上已生存了60万年,是冰川纪残留下来的古老生物,与之同时的猛 犸象、柱牙象等庞然大物都由于气候的变迁或早期人类的捕杀而灭绝了。在北美洲,至少有20种,可能多达40种大、中型古哺乳动物的灭绝与美洲原住民的捕杀有关。那种美洲原住民与大自然和谐相处的说法仅仅是一种幻想。麝牛退缩到人迹罕至的极地地带幸存了下来。 但是当武器更加精良、活动范围更加广泛的欧洲移民到来之后,麝牛几乎也没能逃脱灭绝的命运。它们进化出一套能够非常有效地对付北极狼、北极熊、甚 至早期人类的捕杀的防御方法,写入基因成为了本能,但是面对枪支弹药,原本优良的适应行为却成了螳螂挡车式的愚蠢之举,加速了其灭绝。如果时间允许,在与人类的长期博弈中,麝牛也许能够进化出适应枪支射杀的更有效的防御行为,例如逃跑。但是时间显然不在麝牛这一边。 人类不仅仅以捕杀的方式在影响着生物的进化。其他的人类活动及其后果,例 如原始森林的毁灭、环境污染、温室效应、外来物种的入侵,都对其他生物的生存和进化产生着较不容易被一般人所觉察,然而同样重大的影响。而许多物种根本来不及适应如此快速的变化就已灭绝。麝牛是幸运的,它在被捕杀殆尽之前就遇上了环保运动的兴起而得到了有效的保护。但是还有更多未被人们注意到,或者虽然注意到但是没能有效地加以保护的物种呢?血腥的杀戮很容易激发人们的恻隐之心,而那些更为隐秘的灭绝呢?...more6minPlay
August 08, 2019达尔文的美丽错误批评达尔文犯了如此这般的错误,以显得自己比达尔文高明,这在现在几乎成了时髦。这类批评大都基于对达尔文进化论的一知半解或有意歪曲,有的甚至连达尔文的代表作都未必通读过就信口开河,只不过暴露了批评者本人的低劣,不足挂齿。用现在的科学知识来衡量,写于一百多年前的达尔文著作虽然总体上仍然是正确的,但是在细节上不可避免地充满了事实和理论错误。我们没有必要对之津津乐道。 但是有的错误在今天仍然具有启发意义。美国著名古生物学家斯蒂芬·杰·古尔德身前很喜欢指出达尔文在论述陆地脊椎动物的肺和鱼鳔的关系时,犯了错误。达尔文在《物种起源》的所有版本中,都充满自信地提及肺是从鱼鳔进化而来的。在最后一个版本中他如此写道: “鱼鳔是个很好的例证,因为它清楚地向我们显示了这个高度重要的事实:一个原先是为了一种目的——即漂浮——而构成的器官,可以被转变成有着极为不同的目的——即呼吸——的器官。在某些鱼类中,鳔也做为听觉辅助器官。所有的生理学家都承认,鳔的位置和构造与高等脊椎动物的肺是同源的,或‘理念上相似的’:因此没有理由怀疑,鳔实际上被转变成了肺,一个专门用于呼吸的器官。根据这个观点,我们可以推论出,所有具有真正的肺的脊椎动物都是古代一种具有漂浮器即鳔的未知原型一代代传下来的。” 古尔德每次在课堂上举出这个例子时,都让学生们困惑不解:达尔文哪里错了?肺和鳔是同源器官,表明它们之间有共同的起源,错了吗?没错。陆地脊椎动物是从鱼类进化来的,错了吗?也没错。那么,陆地脊椎动物的肺是从鱼鳔进化来的,错了吗?错了,鱼鳔是从肺进化来的! 我们现在知道,最早的水生脊椎动物就有肺,它们用两种方式呼吸:用鳃从海水中吸取氧和浮到水面上吞咽空气用肺呼吸。至今还有某些现代鱼类,例如肺鱼,保留着肺,用类似的方式呼吸。鲨鱼完全丧失了肺,而硬骨鱼类(包括今天的大部分鱼)的肺则进化成了用于漂浮的鳔。在读到古尔德的指正之前,我已多次读过《物种起源》的有关段落,但是从来没有意识到达尔文在此犯了错误。在古尔德亮出答案之前,我也和他的学生们一样迷惑。达尔文所犯下的,是一个人人都会犯的先入为主的错误。我们知道“高等动物”必然由“低等动物”进化而来,因此在没有足够的证据之前,很容易就认定“高等动物”的某个器官必定是由“低等动物”的相似器官进化而来。我们常常忘了,“低等动物”本身也一直在进化。硬骨鱼类是在陆地脊椎动物、甚至是在哺乳动物已经进化出来之后,才从其他鱼类进化出来的。也就是说,鳔的出现要比肺晚得多。但是,达尔文虽然在细节上搞错了,在总体上仍然正确:一个原先是为了一种目的而构成的器官,的确可以被转变成有着极为不同的目的的器官。他只需要把肺-鳔的进化顺序颠倒一下即可用来做为例证。甚至鱼鳔本身也仍然是达尔文的观点的很好例证。鱼鳔做为漂浮器官进化出来之后,又进化出了其他的功能。除了达尔文已经提到的做为听觉辅助器官的功能之外,某些鱼类还能把它当成发音器官使用:例如鲱鱼通过挤出鳔里的气体发出尖叫。但是最有趣的是,某些生活在沼泽地中的鱼类能吞咽空气,用鳔辅助呼吸:鳔又进化成了肺!达尔文犯下的这个错误,不仅是可以原谅的,而且是美丽的,因为对它的研究加深了我们对生物进化的理解。...more6minPlay
August 07, 2019吃红肉好不好?我们经常听到有人说:“我是食肉动物。”意思是他很喜欢吃肉。一般说的吃肉,指的是吃猪肉、牛肉、羊肉这些哺乳动物的肉。哺乳动物的肉含有比较多的肌红蛋白,肉色比较红,所以也被叫做红肉,而鸡肉、鱼肉等其他动物的肉肌红蛋白比较少,被叫做白肉。也有些人不吃红肉,只吃白肉,认为红肉不健康。认为吃红肉不健康的看法很早就有了,有越来越多的研究认为吃红肉有一定的健康风险。例如现在国际癌症研究机构把红肉列为很可能是致癌物。那么我们还该不该吃红肉呢?吃红肉究竟好不好呢?肉类是一种营养很丰富的食品,肉里的蛋白质含有人体必需的所有氨基酸,是高品质的蛋白质。肉类含有多种B族维生素,特别是维生素B12,还含有铁、锌、磷等多种矿物质。特别是红肉,含铁量很高,而且它里面的铁很容易被人体吸收,是人体补充铁的最佳来源。但是吃红肉和吃许多其他食品一样,也有健康风险。这是因为红肉在加工处理、烹饪过程中,会产生一些致癌物。所以红肉被认为非常可能能够致癌,但是还不确定。如果红肉经过了腌制、烟熏等加工处理,例如香肠、火腿、牛肉干这些肉制品,那么它们致癌的风险就比较确定了,要被归为能让人类得癌症的致癌物了。那么吃肉制品得癌症的风险有多大呢?肉制品主要是能导致结肠直肠癌,综合各项研究结果,它的风险大概是,如果饮食结构中每天每吃50克肉制品,得结肠直肠癌的风险增加17%。红肉和癌症的关系还不确定,如果确定的话,风险大约是肉制品的一半。这个风险其实很小。每年全世界大约有34000人因为饮食中肉制品太多而死于癌症。如果吃红肉能够确定导致癌症的话,每年全世界大约有5万人的癌症死亡和它有关。为什么吃红肉死的人反而比吃肉制品的多呢?因为吃红肉的人数和量都比吃肉制品多得多。作为比较,每年全世界大约有100万人的癌症死亡与吸烟有关,60万人的癌症死亡与喝酒有关,20万人的癌症死亡与空气污染有关。可见吃肉得癌症风险其实是很低的。还有一些研究表明,吃红肉会增加得心血管疾病和糖尿病的风险。这是因为红肉里混杂的脂肪主要是饱和脂肪,也就是俗称的肥肉。人们还认为肉肥一点好吃,例如牛排分等级的一个重要指标就是肉里夹杂的脂肪高低,脂肪高的牛排好吃,就被认为是高档牛排。红烧肉要用五花肉,涮羊肉要用肥羊肉,从美食角度看也许不错,从健康角度看就不好了。肉制品还往往添加了很多盐和其他添加剂,对健康就更不利了。吃红肉有健康风险,同时也有对人体健康有益的一面,不必吓得从此不敢吃红肉了。但有很多人吃红肉和肉制品太多,就应该限制。在我们的饮食中,吃蛋白质类的食物也应该多样化,红肉、禽肉、鱼肉、牛奶、鸡蛋、豆制品、坚果都应该适量吃一些。所以红肉应该适量地吃。但是吃的时候要注意。尽量地吃瘦肉,不要吃五花肉或脂肪含量高的肉,如果买来的肉比较肥,在烹饪之前最好把里面的脂肪切掉。肉类在高温条件下会产生致癌物,特别是在和火焰或炙热的表面接触的时候,例如烧烤、爆炒的时候。所以要尽量采用比较健康的烹饪方式,例如用炖、煮或蒸的方法。至于肉制品,它的营养价值可以被红肉和相应的肉类代替,能少吃就尽量少吃了。...more6minPlay
August 07, 2019动物内脏能不能吃?经常有人问我,动物内脏究竟能不能吃呢?有的人说内脏最好不要吃,举例说,你看,美国人就都不吃内脏。也有人说,内脏很有营养,吃了很补,美国人不吃是美国人傻。其实美国人并不是都不吃内脏的。例如鹅肝就是西餐的一道名菜。还有比这更古怪的。美国某些地方有一道著名的菜叫“落基山牡蛎”,其实是用牛的睾丸做的。但是美国人的确吃内脏没有中国人吃得那么多,不像中国满大街都是动物内脏,在美国一般的超市买不到动物内脏,一般的餐厅也吃不到内脏。中国人比较喜欢吃动物内脏,一方面是觉得动物内脏比较好吃,另一方面觉得动物内脏很有营养,很补。例如有吃肝明目,吃猪脑补脑,吃牛鞭壮阳,吃胆清火之类的说法。一样东西好不好吃是很主观的,更多是个人口味的问题,我们先不去管它。说吃内脏很有营养很补,有的是无稽之谈,比如说吃猪脑补脑,吃牛鞭壮阳,吃胆清火之类,都是胡思乱想出来的,毫无科学道理;有的还有很大的健康风险,例如吃蛇胆有中毒的危险,如果是生吃的话还容易感染寄生虫。还有一些说法有一定依据,但道理并不神奇。例如说吃肝明目,这是因为肝脏含有大量的维生素A。人体如果缺乏维生素A,就会得夜盲症,晚上眼睛会看不清。这个时候如果吃了肝脏,补充了维生素A,眼睛就看得清了,因此让人觉得吃肝能明目。如果体内不缺乏维生素A,吃再多的肝脏也明不了目。即使你真的得了维生素A缺乏症,现在也提倡通过吃维生素A制剂来治疗,不用像古人那样去吃肝脏。要预防维生素A缺乏症,平时要注意多吃胡萝卜素含量高的蔬菜、水果,因为胡萝卜素吃下去在体内会转化成维生素A。靠吃动物肝脏补充维生素还有一定风险,那就是动物肝脏吃多了会引起维生素A中毒。吃胡萝卜素则不存在这个问题,我们身体对胡萝卜素转化成维生素A是有控制的,一旦体内维生素A的量足够了,就不会再转化。吃鹅肝其实是吃脂肪肝,虽然好吃,但其中饱和脂肪酸含量非常高,是很不健康的食品。其实动物肝脏最好不要吃。肝脏是解毒器官,动物摄入的毒素,会在肝脏中积蓄,所以肝脏中各种毒素,例如农药、兽药、重金属的含量,要比肌肉中的含量高得多。动物体还有另外一个解毒的器官,也就是肾脏,俗称腰子,它也容易积蓄毒素,最好也不要吃。有的内脏的成分其实和肉是一样的,例如心脏,其实就是一大块肌肉,吃它和吃肉没有什么区别,可以放心吃。吃海产品的时候尤其要注意不要吃到内脏,这是因为海产品容易受到重金属的污染。工厂排出的废水往往含有汞之类的重金属,它们排到了河里,最终都流到了海里,被水生动物吸收。重金属一旦进入体内,就很难再排出去,而是会积蓄下来,其中内脏的重金属含量要比肌肉中的含量高得多。另外,吃虾的时候不要吃头,因为虾的内脏主要就在头部。吃贝壳的时候也要注意,不要把内脏吃下去。有人说,我就是觉得某些内脏好吃啊,怎么办?这个决定权在你,是要健康还是要美味,你自己选择嘛。...more5minPlay