海龟:我很笨,但是我很可爱
黄昏时分,在法属圭亚那的亚利马波海滩上出现了一些蓝色金属般的影子,一只只庞然大物正缓慢地离开大海游上岸来,它们一只接一只,一夜可达上千只。这正是雌海龟结束洋际航行到20年前它们出生地的海滩产卵的时刻。
从阳春3月到7月,这些巨龟纷纷到达大西洋的亚利马波海滩附近的莱萨特海滩,那里是世界上海龟的主要产卵地之一。
法国爬虫学家雅克·弗雷泰正在圭亚那期待着海龟的到来。他20年来一直在研究这种海洋爬行动物,他相信他将揭示海龟的许多奥秘,因为这种动物甚至比加拉帕戈斯巨龟还要大。它的4厘米厚的龟壳不单是一个骨质外壳,它还是一张由数千个几何骨质小结、关节和脂肪组织外衣组成的七巧图,它使得海龟能潜入深海和在冷水中航行。海龟身上突出的是那不缩回的大脑袋和尾巴。大海龟的身长是3米,一般的海龟的体重在400公斤左右,最大的海龟体重将近1吨。它的肺处于一种密封和不变形状态。
海龟吃鱼、甲壳类动物、软体动物、海绵、瓶状体植物、海藻以及其他海洋植物,它的消化器官决定了它的胃口很大。但它们的基本食物是水母,往往狼吞虎咽地吃水母。一只成年海龟在10小时之内能捕捉到50只大水母,从这些水母身上海龟可以获得200升水和8—10千克蛋白质。对于如此健壮的动物来说,这似乎少了点。
很少有人了解它的生活,它的生活现在仍是一个谜。在短短几周之内,它几乎可以在大海里游数千公里,时速为40公里,每隔4.9分钟浮出水面换气一次,在水中每10分钟可下降60米。这就出现了巨大的谜团之一:它最多能下降到1200米的海洋深处,它是如何下沉的?至今人们仍不知道它的如此勇敢的行为是靠什么来维持必不可少的呼吸换气的。
尽管有时海龟成群结队地追逐着鱼群和水母漫游,但在正常情况下它们总是一个个孤独地游**。只是在水面**时,它们才与同类保持关系。
从这里开始,有关海龟的生活都是谜团。它们进入成年期确实需要15—20年的时间吗?它们的寿命有多长?是一雄一雌单配性的,还是一雄多雌多配性的?在其漫长的航程中它们靠什么导航?海龟的导航方法可能与鲸相似:靠测量海洋深处磁场的变化。
在满月的夜晚,海龟浮出水面,来到岸上,用半小时至1小时的时间寻找产卵的合适地方。它们一旦选中地方,就用前脚疯狂地挖起坑来,然后转过身来,把后脚弯曲形成勺状以便取出沙土。结果,一个80厘米深、25厘米宽的坑就挖成了,在它的深处有一个孵蛋的房间,在那里存放着海龟蛋。一切完毕后,它们用密实的沙土填埋好坑并涂掉表面的轮廓痕迹和掩盖好进出口,返回大海。
如果温度达到大约32摄氏度,孵蛋过程持续50—60天。如果温度约26.5摄氏度,这一过程需84—90天。很多海龟蛋在巢穴里就被人为地破坏了或被鼹鼠所破坏,甚至当其他雌海龟筑巢时,毁掉了先前雌海龟孵的蛋。攻击幼年海龟的动物有兀鹫、乌龟、草鹭、大军舰鸟、浣熊、狗、猫鱼、蜥蜴和螃蟹。对于海龟来说,海洋里也埋伏着各种各样的危险。
在20世纪60年代,海龟的巢穴被洗劫一空,人们捕捉成年海龟来饱口福,海龟蛋被卖到苏里南,再从那里出口到远东,龟壳和制成标本的动物被卖给旅游者。
但是,自1977年以来,弗雷泰的紧张工作取得了成效,他得到了当地和遍布世界的志愿者的支持,他们在海龟产卵期在海滩上巡逻,减少了上述破坏活动。这样,还可以数出重新回到海滩的海龟的数量。海**上印有因受激素活化作用而形成的粉红色斑,人们很容易辨认。我们知道,1985年有11.5万只雌海龟,现在仅剩3.5万只,其中1.7万只在法属圭亚那。但这些结果是真实的吗?当一些研究者论证海龟所受到的威胁最小,它的数量在迅速增长的时候,另外一些研究者则认为海龟在消失。因此,两方面的人都在为研究和保护海龟忙碌着。
幸运的是,由于有了PIT技术(海龟性别识别技术。把小发射机应答器插人海龟的皮下就能知道其性别),方便了雌海龟的辨认。一种间谍卫星可以跟踪海龟迁移的路线。最后,每只海龟遗传基因的确认,将使人们对它的种群和繁殖比率有更多的了解。15年来,在苏里南和法属圭亚那交界的比尔亨群岛,人们一直在研究它的产卵。人们已知道,在热带和亚热带地区,海龟每两年产卵一次,在北半球产卵期从3月持续到7月,在南半球从11月持续到来年2月。
最大的危险是在太平洋和大西洋对金枪鱼的远洋捕捞,特别是在墨西哥湾、西非和亚洲对虾的诱捕,造成了数以千计的海龟死亡。很多渔民已使用了TED装置(把海龟排除在外的装置),这种装置就是张开鱼网的下开口,让像海豚和海龟这样的大型海生动物逃走。但是也有一些渔民宁可不使用这种装置,他们希望从已死亡的海洋动物身上捞取好处。最后,还有另外一个大敌正大量杀害着海龟:人们往大海里扔的塑料袋。海龟把塑料袋同水母相混淆,吞下后因窒息而死亡。
海中活化石:鲎
鲎来到地球的时间比恐龙还要早。如今恐龙已经灭绝,而鲎却经过了一场场灾难,存活至今,并且几乎没有改变,其中秘密何在?
位于纽约州的锡拉丘兹大学神经系统科研所的罗伯特·巴洛研究鲎已经快30年了,他解释说:“鲎不属于甲壳动物。它更像是蜘蛛和蝎子的表亲。”这些“活化石”从2.5亿年前就停止了进化。它能够存活至今,是得益于非常规的健康状况。
伍兹霍尔海洋生物试验室负责人诺曼·温赖特说:“在海岸附近,水就好像培养基。每毫升水里可含有100万个细菌,其中有些细菌是病原菌。”为了防止受到感染,鲎体内形成了一种非常独特的免疫系统。
温赖特还解释说:“当病毒或者微生物进入体内,我们的肌体应当分泌很多相应的抗体来杀死入侵者。但鲎的蓝色血液(鲎的血液呈蓝色是因为含有以铜为基础的血蓝蛋白,但不含有人类血液中所有的以铁为基础的血红蛋白)会做出不同的反应。如一接触到霍乱弧菌,鲎的血液立即就会凝固,令细菌失去作用。随后血液会形成一道屏障,阻止其他细菌入侵。”
鲎的这种特性受到研究人员的重视。利用鲎的血液,制药试验室制造了一种珍贵的试剂,可以用来确定药物和医疗器械的灭菌情况。温赖特教授说:“我们每年捕获大约20万只鲎,每只抽取150—200毫升血液,即它们总含血量的80%。如果超过这个数字,鲎就会死亡。然后把它们的伤口缝合好放回水里。”大约4个月后,它们就会恢复正常。
鲎还有另外一个吸引人的特点:它的视觉系统。鲎的“甲壳”上有7只眼:体侧长有2只复眼和2只单眼,还有3只眼睛长在顶部。此外,它的尾刺中有一系列感光器,从而能够调节眼睛的灵敏度。罗伯特·巴洛解释说:“每只眼都有特定的作用。其中一些眼睛能够感受到人眼所能感受到的光,而另一些眼可以感受到紫外线。由于它们的功能是分开的,所以内部构造要比哺乳动物的眼睛构造简单。”因此,鲎是研究视觉基本机制的理想试验品。
植物亦有“动物特性”
千百万年来,这些植物就在其生存的环境里成长。和其他植物一样,它们要靠养分才能长得枝繁叶茂。但汲取养分并非一件很容易的事,寒冷的荒地、沼泽、山坡、泥炭地、乱石岗和河道都是缺乏养分的土地。因此,只有变化才能生存。在漫长的进化过程中,这些植物逐渐衍生出各种有别于其他植物的生存方式,可谓“八仙过海,各显神通”。
食肉植物是植物王国里最奇特的一个种群,它们靠捕食寄生虫、昆虫和其他动物为生。食肉植物以意想不到的方式蒙蔽并捕捉猎物,它们中的一些拥有植物本来不该具备的特性:运动。毫无疑问,它们是植物,却有了动物的特性。这种巧妙的捕食方式不禁令人猜想:它们是否知道猎物的活动方式?也就是说,它们是否具备一定的智能?它们根据成功与失败的几率选择战略,从而获得发展变化。
食肉植物最简单的捕食方法就是“守株待兔”,等待猎物钻进自己的嘴里,然后将其吃掉。不过不用怕,它们的猎物仅限于昆虫、毛虫、蚯蚓和无脊椎动物。
所谓的“猪笼草属”植物是一类最常见的食肉植物。它们为了获取猎物,将叶子长成了瓦罐状。这种“瓦罐”大小不一,最大可达到半米,它们垂直立着,“瓦罐”顶部张开大口。森林中的雨水会流进“瓦罐”,“瓦罐”的下部有漏水孔,所以雨水不会溢出来,否则猎物就会由此逃掉了。有的“瓦罐”口还有一个色彩鲜艳的盖子,上面布满腺体,它们分泌出来的花蜜一样的**对昆虫有着难以抵挡的**力。
“瓦罐”内壁上部长着绒毛,绒毛从上往下倒着长,内壁下部则十分光滑。这是一个完美的陷阱,当苍蝇、蚊子和其他虫子进去后,倒长的绒毛会阻止它们逃逸,光滑层则让它们滑到罐底,淹死在**里。
有些食肉植物的陷阱更为精巧,能主动出击捕捉猎物,茅膏菜就是其中一例。茅膏菜的叶子上长着长毛,毛的尖端有一滴发亮的黏液。昆虫在其颜色和气味的吸引下,一旦停在这滴黏液上,就会马上被黏住。昆虫为了逃脱而拼命挣扎,由此触发了茅膏菜的反应机制。靠近昆虫的长毛会将其黏住,并把它拉到叶子中心,最后将其包起来,做成一个致命的包裹。如果猎物太大,叶子就把猎物的一半包起来,同时分泌出**,在猎物死亡之前将其消化掉。
更令人惊叹的是捕蝇草。这种植物生长在北美的沼泽地,它的每片叶子由两个肾形裂片组成,裂片中央有3根对压力敏感的绒毛,边缘有13条梳齿状长刺。捕蝇草叶子中央的腺体能分泌**,昆虫会在这种**的吸引下停在叶子表面,并可能触动到绒毛。如果它只触动了一根绒毛,20秒钟内不再触动其他绒毛,它便安然无恙。如果20秒内它再触动了第二根和第三根绒毛,捕蝇草的反应机制就会立即启动:两个裂片马上合拢,将虫子包在里面,虫子越是挣扎,叶片就包得越紧,而且分泌的消化液也越多。
有些植物的捕食方式较为消极,但并非因此而不可怕,它们就是寄生植物。最常见的是槲寄生类植物,它们的种子上有黏性很强的**,当鸟吞食浆果时,种子会随粪便传播;鸟啄食果肉时,种子会黏在鸟喙上,被带到树干和树枝上。然后种子就会萌发,通过吸器(变态根)穿透树皮,靠吸取树液获得营养。它们就像蝙蝠一样,吸取寄主的“血液”。不仅如此,它们还通过吸器将废物注入树干和树枝内。槲寄生的大规模繁殖最终会导致树的死亡,树被槲寄生“咬死”的现象并不罕见。
一种名叫鹿角草的植物更为精巧,它们虽和槲寄生一样靠寄主的养分生存,却不似槲寄生那般残忍无情。这种植物长着皮革般的叶子,叶子长大后呈容器状。它寄生在树上,等待着树叶落到其“容器”里。随着落叶日渐增多,“容器”里的湿度增大,鹿角草便分泌出酶,将落叶分解掉,成为富含养分的复合腐殖质。
这些捕猎的、寄生的和制造复合营养的植物都是植物王国的成员,但它们已经学会了动物的战略。与其他生物一样,它们都遵循相同的法则:有了食物,才能维持生命。
植物:别再说我傻
植物不但能预测未来,还能记得曾经经历过的事情。如果遇到问题,还能设法回避或者做出智能反应。生长中的植物嫩芽可以感知周围植被的生长情况。
有灵性的东西就一定没有叶子吗?提到“圆白菜”或“蔬菜”,人们首先联想到的一定不会是天才。如果有人说我像天竺葵一样有远见,我也不会认为这是在夸我。但如果你和爱丁堡大学的托尼·特里瓦弗斯聊起来,他会告诉你植物被过于低估了。他说,植物能够计算、有远见,并记得曾经历过的事情。
特里瓦弗斯认为.人类所属的动物和我们的绿色远亲之间,唯一真正的区别是,我们能够随处移动。我们习惯于通过行为判断智力水平,因此,缄默和固定的植物自然被视做没有智力。但特里瓦弗斯说,它们确实能够行动并对周围环境做出智能反应。
他声称植物能够预测将来会出现的问题,并决定如何避免这些问题。植物学家们早就认识到,正在生长的植物嫩芽能够感知周围植被。绿叶吸收红光而反射红外线,植物可以识别从红光到红外线的光度变化,而这种变化又可以反映附近的绿色植被情况。特里瓦弗斯说,植物可以预测这种情况将会产生的后果,认真筹划将来最可能在哪里遇到竞争和遮挡,并采取必要的预防措施。植物可能改变它的整体形状、叶片数量和大小、茎的结构,以便处于尽可能最佳的采光位置。确切地说,这些行为并非天才之作,但仍然属于适应性的可调节反应。
非同寻常的是,植物还能采取躲避措施。高脚棕榈树的茎长在支持根上,举出地面。当周围植物妨碍它采光和吸收养料时,它会采取非常明显的规避行为——它向有阳光的一侧长出新的支持根,阴影中的根系则渐渐凋萎,整株植物就移到了阳光充足的地带。这是否可说是智能的又一种标志呢?
也许并不是所有人都这样认为,这不奇怪。伦敦帝国学院的植物学家安德鲁·戈兹沃西认为,大多数植物的反应更像人类的反射作用、本能或者恐惧。植物一旦“发现”附近植物,便生长得比它们的“邻居”更快,或者它们形成一种折中的生长模式,来对付相互冲突的各种信号,这时候,它们看上去就像聪明、复杂的决策者。但这实际上只是由遗传密码决定的机械反应。
特里瓦弗斯不同意这种观点。他说,很多植物表现出的行为适应性,远远超出了反射或受遗传密码控制的程度。植物的根可以根据土壤中矿物质和水分的梯度分布而生长,但它们并不总是采取这种简单模式。萨塞克斯大学生物学家迈克尔·哈钦斯及其同事,研究了一种名为活血丹的匍匐草本植物的“觅食”行为。如果扎根在肥沃土壤中,它们就生长出更多的枝、芽和叶,也会更快地形成团状的根,以充分吸收养分。然而,如果扎根在贫瘠土壤中,它们伸展得更快、更广,就好像正在逃离此地一样,同时根状茎变细,分枝形成变少。
这意味着新芽距离母体植株更远,积极寻找新的肥沃土壤。生长幅度不单纯取决于一块土壤的质量本身,还与它和周围土壤的联系有关。不仅如此,实验还表明活血丹的同系植物可以感觉到竞争者根系的存在,即使周围还有充足的养料,它们也会转向其他地区发展。
特里瓦弗斯表示,植物具有智慧的重要证据,是它们的反应有微妙差异——即它们不仅有适应性,这种适应性还具有可变性。每株植物都是一个个体,没有两粒种子会长成完全相同的植株,即使它们具有相同基因,或生长在看上去完全相同的环境下。不仅如此,它们对15种以上的感官信号作出反应——包括光、化学物质、水、重力、土壤质地、损害等——并对这些信号加以综合和比较,因此每种反应都是各种因素综合作用的结果。很明显,植物确实有很强的适应能力。
正如简单的神经系统一样,这些信号系统具有推断和学习的潜能。达尔文在100多年前就指出,“在某些方面,植物对光的反应几乎和动物通过神经系统对光做出的反应如出一辙。”
但直到现代分子生物学发展起来后,才显示了动物的神经系统和植物的信号系统是如何相似。
植物利用细胞膜之间的电压变化把电子信号从一个细胞传递到另一个细胞,类似于我们神经中传递的行为电压。正如我们有痛觉神经一样,这些电压可以报告植物有一部分受到了伤害。在植物细胞内外,传递信息的化学物质有很多和人类脑细胞内外负责加工信息的物质完全相同。
动物和植物进行学习和记忆的分子基础也是相似的。当动物受到重复威胁——例如某种使它们吃了就生病的食物或者它们不断碰触的电网,它们学会更迅速地避开时,电子信号的速度和强度都会在几分种内提高。一种由钙离子、称为“第二信使”的化学物质和一些酶构成的系统形成暂时的离子通道,这些离子通道可以更加迅速地传递信息。如果威胁一直持续,这种强化的警醒将导致基因编码和蛋白质结构永久改变,在细胞间建立更多通道和连接。
当一种植物感觉到缺水,与动物类似的信号细胞会命令植物建立更多感觉渠道,关闭气孔并采取其他控制细胞内水分的措施。长期如此,植物的基因表现形式和蛋白质合成率就会改变,细胞壁变厚,叶子变小。最终,这种植物将长出更多的根,更少的芽和叶。
但是特里瓦弗斯说,植物是智能生命并不是为了起到轰动效应,也不是给植物学制造良好的公共关系。他的意思是,人们忽略了植物感知和回应外界的复杂性。如果使用“智能”一词引发了人们对植物复杂性的争议和讨论,反而有助于我们对植物的最终理解。
特里瓦弗斯认为,地球上99%的生物数量都是植物,这一事实表明它们非常善于适应周围环境。他表示,“没有大脑的植物能够在整体基础上估量自己的环境”是非同寻常的。即使他所说的这种“没有大脑的技能”不是智能的表现,植物的行为显然也没有任何差错。也许这将促使我们重新思考,如果没有中央神经系统的帮助,人类自身能达到何种程度的复杂性和计算能力。
植物王国:谁是之最
谁能想像得出,对38种水果的研究表明,鳄梨是含热量最高的水果。这一夺冠水果的每100克果肉中含163千卡热量,它还含有维生素A、维生素C和维生素E,此外它还含有2.2%的蛋白质。相反,热量最低的是黄瓜,每100克果实中含有16千卡热量。
植物王国的数字是有趣的。植物王国中寿命最长的植物是在美国加利福尼亚发现的“纯系之王”,估计它的年龄为1.17万年,它是已知的木馏油植物中最古老的植物。
根据1992年12月的报道,生长在美国沃萨奇岭的杨树是最大的植物,仅一棵树的根系就在方圆43公顷土地内延伸,一棵杨树的重量就达约6000吨。
1984年10月,在巴哈马群岛中的圣萨尔瓦多岛的水下269米深处发现了长在地球最深处的植物,它们是生长中的一些栗色海藻,尽管在那里阳光消失了99.9995%。
生长在海拔最高处的花卉,是1955年在喜马拉雅山脉的加梅德山上发现的,花卉长在海拔6400米处。
据专门描写植物的文学作品说,在南非的一个地方,发现了世界上根扎得最深的植物——野生无花果树,它的根系延伸到地下120米深处。
人们已发现,一种名叫冬黑麦的植物在0.051立方米的土地内长出的须根,总长度达622.8公里。
生长得最快的植物是地球上现有的45种竹子,每天生长的高度为91厘米。
地球上最原始的花卉,是1989年两位美国科学家在澳大利亚墨尔本的一块化石上发现的,估计它是1.2亿年前的花卉。由这种花卉(与现代植物黑胡椒相似)演变而来的被子植物,有两片叶子和一朵花。
花朵最大的植物是寄生的臭百合花,颜色为深橘黄色和浅橘黄色,花朵的直径为91厘米,花瓣的厚度为1.9厘米,一朵花的重量为11公斤。在东南亚的热带雨林里,这种百合的生长依附于黑莓。
生长得最快的花卉植物是1978年7月在英国发现的。属于西洋丁香家族的这种植物叫Hesperoyucca whippli,在14天的时间里长了3.65米,也就是说,每天长254毫米。
开得最慢的花是1870年在玻利维亚海拔3960米的高山上发现的。当这种植物的生长期达到80—150年的时候,花瓣开放,随后便死亡。
世界上最小的开花结果的植物是澳大利亚的出水浮萍,这种植物长0.6毫米,宽0.33毫米,重量为0.00015毫克,它的果实像一个微小的无花果,仅重0.00007毫克。
世界上最大的仙人掌是生长在美国加州和亚利桑那州以及墨西哥的名叫萨瓜罗的仙人掌。它的圆柱体以仙影拳的方式伸出几条胳膊。它是1988年1月17日被发现的,当时它的高度为17.67米。这种仙人掌生长十分缓慢,在它生命的最初10年,它所长出的萌芽不足一英寸,从此以后,它便以每年10厘米的速度生长,长到50—75年的时候,它第一次开花。
叶子最大的植物是生长在印度洋马斯克林群岛的棕榈树,其次就属非洲和南美洲的竹棕榈树了。棕榈树的叶子长20米,叶柄长3.96米。
种子最大的植物是扇形椰枣树,它的种子体积通常有两个椰子那么大。但扇形椰枣树的种子只有一个,重量可达20公斤,种子生长期需要10年。这种树只生长在塞舌尔群岛。
在革类植物中,最大的草要属起源于高加索的吞没草,它高3.65米,叶长91厘米。
草的毒性往往通过受影响的农作物的数量和出现毒草的国家的数量来估计。根据这一惯例人们得出结论,世界上最危险的草是起源于印度的红褐色高莎草,这种草在92个国家危害着52种农作物。
海藻用抗生素对抗微生物
海藻能利用自然生成的抗生素来保护自己不受某些病原体的侵袭。这一发现将有助于解释为什么某些海藻、海绵和珊瑚能够避免菌类和细菌的感染。佐治亚理工学院副教授朱莉娅·库巴内克说:“海藻时刻与一些危险的微生物有接触,它们显然进化出一套化学防御体系来帮助抵抗疾病。这些植物有一套很有效的防御方法。”
当把一种叫匍扇藻的普通海藻中所含的一种抗菌化合物分离出来后,他们发现这种独特化学物质的结构以前从来没有见过。
她的同事保罗·简森说:“在对许多不同藻类植物的调查中,我们发现了抗微生物的活动。基于此,我们认为抗微生物的化学防御系统可能要比过去所认为的更加普遍。匍扇藻可能只是利用天然抗生素防止感染的许多物种中的一种。”
简森设计出一种生物检测方法,测量匍扇藻的抗微生物能力。他把采集来的海藻的生物提取物同菌类或细菌放在一起观测样本,看其中的微生物是否增长。在检测的51份样本中,46份表现出强力的抗菌活动。库巴内克解释说,样本中微生物的生长被抑制表明,自然的抗微生物化合物是有效的。
海底微生物也能“发电”
海下存在着一种“魔力”,可能成为未来电池充电的途径。将取自海底的水和沉积物装在一个容器里,加人一些细菌,然后插入两个电极,其中一个电极插入沉积物中,另一个电极插入水里,将两电极的另一端接一个电灯泡:电灯泡竟然亮了!这是马萨诸塞大学德里克·勒夫莱小组取得的研究成果。
后来,另一个科研小组也证明了这一点:可以设法“回收”电力,方法是将一个电极插人海洋沉积物中,另一个电极插入海水中,使两极形成一个电路。该科研小组还指出,如果海底细菌被消灭,这个“发电”过程就会停止。
马萨诸塞大学的研究人员在实验室(一个咸水鱼缸)里成功地再现了这一过程。细菌消化(即“吃”)取自海底的有机物质,从而产生多余的电子,电极则“吸收”这些电子。在实验室里,每平方米电极能产生16毫瓦电。更令人惊讶的是,细菌都很喜欢在有电极的环境下生活。研究人员分析了几个月的实验情况,结果发现D类细菌增加了:只有在电子被“取走”时这种细菌才会增加。
通过消化有机物以发电,这并不是什么新思想。但这一原理应用于海底沉积物,从理论上说则能产生取之不尽的电力。然而,鉴于电子接收装置单位面积的电量很少,“沉积物电池”是无法满足耗电量大的机器的用电需要的,也无法满足人群的用电需要。
尽管如此,产生于海底的这种电能仍足以满足海洋学仪器(测量海水温度、海水构成、海洋水流等的仪器)的用电需要。更重要的是,可以运用上述原理消除对海水的污染,还可以用于处理精炼厂(如炼油厂)产生的有机沉积物:“收集”多余的电子可以刺激消化有机物的细菌的胃口。
水下世界:危险与奇妙并存
尽管人类最惧怕的是鲨鱼,但鲨鱼并不会随意地攻击人类,而传说中的食人鱼、有着尖利牙齿的水虎鱼实际上是最具攻击性的鱼类。
在南美洲的各大河流中都有这种可怕的生物,它们攻击所有的动物,无论对方的个体大小。只要它们感到自己受到骚扰,或者对方在它们的地盘上活动,它们就会出击。
1981年9月19日,一艘超载的船在巴西奥比杜斯港沉没,据说船上300多人都被水虎鱼吃掉。官方报告指出,只有178人生还。水虎鱼的身长一般在60厘米以下,所幸的是,在已知的16种水虎鱼中只有4种是对人类有威胁的。
鲸鲨是体积最大的鱼,它以浮游生物为食,生活在大西洋、太平洋和印度洋的热带水域里。科学家测量过的最大鲸鲨身长12.65米,胸围7米,体重15—20吨,是1949年11月11日在巴基斯坦发现的。
白鲨是食肉鱼类的一种,成年白鲨有4.3—4.6米长,一般重520—770公斤。也有的白鲨身长超过10米,尽管出于世人皆知的原因,无法真正测量它们的身长,但有明显的证据说明,很多白鲨可以长到6米以上。
印度洋查戈斯群岛中的虎鱼被认为是最小的鱼。一个英国船队1978—1979年捕捉到一群虎鱼,其中雄性体长平均8.6毫米,雌性8.9毫米。就短距离而言,旗鱼似乎是速度最快的,但很难进行精确测量。
在美国佛罗里达进行的一系列测试表明,旗鱼可在3秒内游完91米,相当于时速109公里。
脊椎动物中最轻巧、也最难钓到的是萨摩亚的虎鱼,它的体重只有2毫克,体长12—19毫米。
1948年,一条88岁高龄的欧洲鳗死在瑞典的一一个水族馆,它是最长寿的鱼。它似乎是1860年生于萨尔加索斯湾,在3岁的时候被捕获。
生活在巴西、哥伦比亚、委内瑞拉和秘鲁等国河流中的电鳗鱼是电力最大的鱼。一条中等大小的电鳗鱼能发出400伏电压,电流在1安培左右。
太平洋和印度洋里的石鱼是毒性最大的鱼,它的鳍棘有剧毒,直接接触可致死。
最小的淡水鱼是生活在菲律宾卢松河的倭虎鱼,它几乎是透明的,成年鱼只有7.5—9.9毫米长,体重4—5毫克。
在甲壳动物中,海洋里最大的是蜘蛛蟹,包括蟹足在内,它能达到3.7米的长度,重量18.6公斤。
体重最大的虾当数北大西洋的大螯虾,1987年2月11日在加拿大捉到的一只大螯虾重20.14公斤,从扇尾尖到前须间长1.06米。
淡水中体积最大的蟹是澳大利亚塔斯马尼亚岛的河蟹,曾经在那里发现过长61厘米、重4.1公斤的河蟹。
两栖动物中,最大的青蛙是歌利亚谐蛙。1989年4月在喀麦隆萨纳加河发现的一只歌利亚谐蛙,从吻部到肛门部长度达到36.83厘米,四肢伸展开可达87.63厘米,重3.66公斤。
最大和最重的蟾蜍分布在苏丹热带地区,1991年3月在那里捕获的一只蟾蜍重2.65公斤,从吻部到肛门部长38厘米,四肢伸展开可达53.9厘米。
现存3种蝾螈中最大的一种生活在中国,在湖南捕获的一只长1.8米,重65公斤。最小的蝾螈是墨西哥的无肺蝾螈,包括尾巴在内,它的体长不超过2.54厘米。
大洋深处,多姿多彩
与人们长期以来认为的相反,大洋深处并非荒漠一片。某些个别的海洋深处存在着丰富多彩的生活。1977年,美国“阿尔文”号潜水艇在太平洋加拉帕戈斯外海拿出了第一个证据。在2500米深处,潜水艇的镜头发现靠近喷射着250*(2高温水流(其中富含天然气和矿物盐)的火山管附近存在“生命的绿洲”。这些火山管是地壳运动造成的。
这些绿洲并不是深海生命唯一的栖息地。2001年11月15日至12月4日,法国海洋开发研究院和道达尔一埃勒夫石油集团联合在几内亚湾进行探测时,在3000米深的海底发现了与太平洋火山管的“绿洲”性质差异很大的生物群落。通过遥控潜水装置发现,同太平洋火山管不同,这里是坡度平缓的次大陆架。那么生命在缺乏能提供有机质来源的火山管情况下是如何生存的呢?在这一地区可能有从地层下石油矿中泄漏出来的甲烷。
甲烷泄漏主要是出现在那些海底洼地或堆满了淤泥的火山口。由于水力将地下地层压裂,天然气就自然地流向海底,通常它以富含甲烷的低温(2℃左右)流体形式溶人海水。
在此次以地质探测为主要目标的活动中,法国海洋开发研究院、巴黎六大、全国科学研究中心、阿尔弗雷德·韦格纳研究院(德国)、道达尔一埃勒夫石油集团等的研究人员提取了许多沉积物、动物群落和水的样品,特别是在一个被命名为“雷加布”的地方。
但目前还需要等待所收集数据的分析结果,以便确定这些生物群落的性质及有利于它们在“雷加布”出现、生存的化学进程。这种多彩的生活出现在靠近甲烷泄漏点很近的地方,是一个以细菌开始的食物链发展的结果。
这些原始的微生物(细菌)所进行的新陈代谢,使它们去消化甲烷或硫化氢。它们以自由或集体的形式生活在沉积物中,或者与无脊椎动物共生(海参或牡蛎)。法国海洋开发研究院负责此次探测活动的负责人米里昂·西比耶解释说:“这些细菌可以保证为特色鲜明、色彩丰富的动物生活提供食物。”
微生物学家蒂埃里·纳达里哥进一步指出,这里以微生物为起始点的动物群落主要是软体类动物,如15—20厘米长的牡蛎。这个生物群落中的最高级动物是10—15厘米的大虾、海葵、海参和种类繁多的腹足纲动物。
洞窟雕刻巨匠:微生物
位于美国西部新墨西哥州的卡尔斯巴德洞窟国家公园里那个能装下6个足球场、足有30层楼高的大洞让参观者叹为观止,却让地质学家困扰不已。
几十年来,参观者被告知,这个大洞是由碳酸一点一滴把石灰岩侵蚀掉的结果。但是,这么多岩石都跑到哪里去了?
在按照这种方式形成的大多数洞穴里,残余物都是由地下的水流带走的。但是,卡尔斯巴德洞窟不存在地下的水流。
在新墨西哥大学的地质学家卡萝尔·希尔看来,科学家向游客们讲述的关于这个洞穴形成过程的故事没有说服力。
她说:“让我们真正难以理解的是它的规模:卡尔斯巴德洞窟中的‘大洞’是北美洲最大的洞穴。要形成这么大的规模需要弄走很多石灰岩。洞就在那儿,那些石头没去任何地方。”
答案其实一直就在大家的眼皮底下。
沿着卡尔斯巴德洞窟的通道设有许多路牌,上面写着:据认为,洞穴是雨水径流带来的碳酸渗到石灰岩上产生侵蚀作用形成的。
但是,正像希尔发现的那样,这种“垂滴说”会产生误导。实际并非“垂滴”,而是“冒泡”。
这不仅涉及地质学,还要加进生物学。
与希尔一道进行这项研究的新墨西哥大学生物学家黛安娜·诺瑟普说,在卡尔斯巴德地区以小片石油层为食的单细胞微生物才是真正的洞穴雕刻家。诺瑟普说:“石油中的含碳化合物被微生物吃掉,然后产生了硫化氢。”这种致命气体通过岩缝跑出来,直至与水和氧气结合。硫化氢与氧气发生化学反应后产生硫酸,硫酸可以溶解若干个体育馆那么大体积的石灰岩。
这个过程给地质学家留下了线索。在卡尔斯巴德洞窟(特别是在勒楚吉拉洞窟)都可以看到大块的石膏,它们就是上述化学反应的副产品。
与大多数侦探一样,希尔要在“罪犯”离开“犯罪现场”很久以后找到答案。卡尔斯巴德洞窟和勒楚吉拉洞窟都是三、四百万年前形成的。
在关于其他洞穴(特别是怀俄明北部的下凯恩岩洞和墨西哥的卢斯镇岩洞)的文献中可找到一些答案。哈伦·布雷茨的研究也有一定的帮助。布雷茨曾在40年代对岩洞形成的传统看法提出质疑。
自1923年开放以来,卡尔斯巴德洞窟吸引了大约3600万游客。勒楚吉拉洞窟一直用于研究而没有对公众开放。
希尔在20世纪80年代出版的著作《卡尔斯巴德洞窟的地质情况》直到最近5年才得到彻底承认。
细菌,生命支柱
现代生物学最重大的发现之一,是证实了丰富的微生物世界在地球生命发展中的重要地位。细菌就是微生物中特殊的一员。
细菌存在于地球的各个角落,在地底深处、海洋里和空气中都有细菌。细菌的细胞组织没有核膜,属于原核生物。几乎所有的细菌都是无色的,少数细菌有颜色,细菌的平均直径为1微米。
要区分不同的细菌,必须使用光学和电子显微镜,细菌按形态可分为球菌、杆菌和螺旋菌。
有些细菌的外部生有纤毛或鞭毛,这些长度不一的丝状物构成运动器官。大部分细菌的细胞壁坚硬、有韧性和弹性,保障了细菌形态的稳定。
不同类型细菌之间细胞壁的生化构成差异,使它们在遇到革兰氏染剂时出现不同的反应,以此可以区分革兰氏阳性细菌(用酒精清洗过后仍保持颜色)和革兰氏阴性细菌(酒精浸泡后会将颜色冲走)。
中间体是细胞外部结构中的重要组成部分,它是细胞膜的褶皱,对细胞核的分裂起重要作用。
有些革兰氏阳性细菌能够合成一种抵抗结构(孢子),使其在不利的条件下也能存活,并在条件转好之后重新恢复本来形态。
一般来说,非病原菌具有重大的利用价值,它可以促进氮和碳的循环,以及硫、磷和铁等元素的新陈代谢。土壤和水里的细菌是保持生态平衡不可或缺的因素。
在食品和化学工业中,常利用细菌来合成维生素和抗生素。细菌还是肉、酒、蔬菜、奶和其他日常消费品腐烂变质的罪魁祸首。
有些细菌因为具有发酵功能,被用来制作奶酪、酸奶、腌肉和咸肉。在鞣制皮革,烟草加工,保存谷物、纺织品和药物等过程中,细菌也起着重要作用。
细菌存在于几乎一切环境中,并参与一些生态进程。例如,它能够使死鱼身上发出磷光,也能导致干草垛和稻草自燃。
细菌在大自然和人类生活中扮演重要的角色,正常菌群的存在是必不可少的,但细菌的活动可能会改变一些食物的构成和口味,最终成为疾病的根源。
最新研究成果表明,尽管肉眼无法看到它,但微生物世界在地球的生物大家庭中占有相当大的比重。
科学研究的另一惊人发现,是细菌攻占了地球的各个角落,从寒冷的南极到海洋深处,无所不在。
但只有开始对细菌的DNA进行分析时,生物学家们才发现真正的生物进化奇迹。无论是微观生命还是宏观生命,似乎所有的生命体都起源于38亿年前的几种细菌。
科学家推测,生态学家后来认定的三大进化分支(即古细菌、真细菌和衍生出有核细胞的另一类细菌)都是由这几种细菌演变而来的。而这三大分支又派生出无数的小分支,其中的一支可能是后来动物和人类的起源。
细菌亦“耕种”
麦基尔大学的研究人员发现,一群细菌利用化学信号来促进植物的生长,这事实上相当于为它们自己的利益“耕种”作物。
植物学教授唐纳德·史密斯说:“农民为自己的利益耕种植物,细菌也在这么做。它们以刺激植物生长的方式创造更多的栖息地和更大的食物来源。”
史密斯说,这项研究成果也许对人类的农业有潜在意义,因为细菌使用的化学信号可以使从玉米、棉花到黄瓜等多种作物加速生长。
史密斯和同事们是在研究大豆和所谓“固氮”细菌二者之间的关系时得到这一发现的。这些细菌把空气中的氮提取出来供植物使用;植物则在根部产生结节,使细菌可以在那里生存。
一株年轻的大豆释放化学信号吸引细菌,后者则发出相应的化学信号告诉大豆开始生产结节。史密斯说,细菌发出的化学信号(LCO)还可以影响其他植物的生长。
圭尔夫大学的植物遗传学家戴维·沃伦说,史密斯的研究是一项“非常有趣的发现”,意味着两大类作物——比如玉米一类的单子叶植物和大豆一类的双子叶植物——有某些基本的相似之处。
沃伦说,细胞分裂的过程对植物生长至关重要,命令细胞分裂的信号也许非常基本,以至于在很多不同的植物中都是相同的。他说,如果是这样,“把LCO用在其他植物身上可能也会对植物生长和细胞分裂产生类似的效果”。
真菌有何“真面目”
从远古时代以来,真菌就对生态、社会和经济产生影响。同时,真菌的多样性使其成为继昆虫之后的第二大有机体群。
真菌存在于一切地方,如水中、地上、空气里(孢子)、寄生在植物上、应用于食品业和制药业、根茎周围(共生的苔癣)、草原上和森林里(蘑菇)。
真菌包括任何一种有机物质腐烂时所产生的霉菌、引起农业灾害的真菌、导致皮肤病的真菌、制作面包和啤酒用的发酵剂、使乳酪具有香味的真菌以及用来制作青霉素的真菌如药用青霉。
真菌的体积、颜色和形式多种多样,但有一个共同特点:缺少叶绿素或进行光合作用的色素,因此它们需要寻找已制成的营养物质。
真菌是以网状形式或菌丝体形式存在的由丝状物(菌丝或细胞串)组成的物质。它们通过孢子繁殖,孢子组成了孢子结构,形成了这种有机体更加显而易见的部分。
传统上真菌被包括在植物王国里,它们被认为是没有叶绿素的植物,尽管它们并不属于植物界。
真菌的突出特点是吸收营养,而植物则是通过光合作用吸收养分,动物则通过吞下食物吸收营养。
真菌在潮湿和阴暗的地方生长得更快,因为它们无须阳光生存,它们是在隐蔽王国中生存的生物。
隐蔽在地下、木头上或其他食物中的菌丝体可以有不同的大小,每天分叉的菌丝其长度可达1公里。
真菌是以寻找营养源的方式生长的。
一些真菌腐蚀着有机物质,另一些则给动植物造成了病害,还有一些是植物的伴侣,因为它们向植物提供矿物质营养,而从植物那里得到自己不能产生的营养。
当很多人食用着各种体积、颜色和形状的蘑菇时,另一些人则在忍受它们所导致的疾病。
各种各样的真菌被应用在传统医药上,它们可用于治疗皮肤出血、痢疾、便秘、溃疡和丘疹。现代医药还从真菌中提取多种抗菌素,其中的几种产品被用于治疗不同的疾病,如癌症等。从真菌中提取的一些药品甚至可以治疗被移植器官的排斥反应。
除了真菌在生物界具有巨大的用途外,作为物质来源并由于其生物活性,它们还是植物生长的刺激剂(菌根形成的真菌)。
另一方面,从远古以来,人类在制作面包、溶剂和传统饮料(龙舌兰酒、特帕切酒和仙人掌果酒等)时就一直在使用发酵剂,通过发酵,人们还获得了葡萄酒和啤酒。
可食用的真菌多于有毒的真菌。应用在食品上的几种真菌有极高的经济价值,它们早已成为商品。
真菌还有其他好处,特别是可以帮助我们解决日益增多的垃圾这一迫在眉睫的问题。
大部分固体垃圾,无论是工业、农业还是家庭产生的,都含有大量的有机物质,特别是纤维、半纤维和木质素(很难被生物降解且污染性极强)。由于使用了微生物(包括真菌)的生物转化技术,人们就可以把这些废物变成有用的物质(供人类和动物使用的蛋白质、树脂、塑料和生产聚合物的原材料)。
此外,各种各样的寄生真菌对于用生物方法控制植物病虫害来说有着很高的价值,这比使用杀虫剂要经济得多。
真菌还具有重要的社会价值,从人类进入文明社会以来,人们就把它们应用在很多宗教仪式上。
据估计,地球上现有的真菌种类超过100万。但被专家研究的只有约7万种。
很多国家的植物、特别是森林是多种真菌的自然栖息地,然而,它们正在被大规模破坏,给生物多样性和生态环境造成了严重问题。与此同时,多种真菌已经消失,一些真菌在全世界已濒临灭绝。
细菌:挑战极限
普通细菌能在将近11.25万公斤的压力下生存。这项试验表明,微生物或许能在地球上和太阳系中那些据认为不可能存在生命的极端环境中生存。
卡内基学会的科学家说,他们以超过正常大气压多达1.7万倍的压力把细菌置于金刚石砧的夹板中挤压,有些微生物仍旧可以生存和摄取化学食物。
研究报告的第一作者阿努拉格·夏尔马说,这是首次在科学上展示,普通细菌能够适应这样大的压力并生存。他说:“这些细菌能够适应如此巨大的压力表明,我们到地球以外寻找生命时,必须到表面以下寻找。如今,适于生存的区域范围扩大了。”
南加利福尼亚大学地理生物学家、美国航天局(NASA)喷气推进实验室生命探索中心研究员肯尼思·尼尔森博士说:“既然认识到生物体能够在相当于地球表面以下数公里处的压力下生存,那么生存的界限就扩大了。这对像木星和其他存在巨大重力的大行星上有可能存在生命具有非常有意思的含意。”
研究人员近年来发现一些奇特的地球生物,并把它们称做“极端微生物”。这些生物能在非常不利的环境中,比如极热、极干燥、放射性和酸性环境中茁壮生长。科学家在海底火山口附近,在极冰中和沸水塘中都发现了微生物。
这项新的研究结果增加了一种生命可以在其中生存的极端环境。
夏尔马、生物学家詹姆斯·斯科特及其同事在研究中利用一台金刚石砧来检验大肠杆菌和Shewanella Oneidensis两种普通微生物的适应力。金刚石砧是一种用非常高的压力让两块宝石品质的金刚石互相挤压的仪器。夏尔马说,把微生物与水和称作甲酸盐的一种化学物质相混合,置于金刚石砧夹板之间的一个酒窝状凹槽内。
“草”高一足,“蘑”高一丈
长期以来,印度茶农深受一种米甘属攀缘植物的困扰。这种杂草的生长速度极快(幼草在24小时之内就能长8到9厘米),疯长时直至把茶树盖住,给采茶的茶农们带来很多不便。杂草还和茶树抢夺养分、水和阳光。为了除掉这些杂草,茶农们每年要花掉30%的收入,但收效甚微。
杂草对茶叶的产量影响很大。印度茶叶产量占世界茶叶产量的30%。由于受杂草影响,2002年印度茶产量降到了80万吨以下。
20年来,用生物控制法对付这种杂草一直是一大科研课题。人们试过了各种办法,例如引进昆虫、采用自动除草技术、使用除草剂,但效果都不好。
现在有了一种专门对付这种杂草的办法:引进蘑菇。生物研究所的墨菲教授领导的研究小组从1996年就开始研究可以抑制杂草生长的蘑菇。他们发现,来自热带的铁锈菌类是这种杂草的天敌,它们可以和杂草一起生长,并控制杂草的数量。其中,双孢锈菌对杂草的影响最为明显。在温室和土地里进行试验的时候,研究者们观察了双孢锈菌对杂草的叶、叶柄和茎的影响,结果发现这些部位都出现了坏死现象,使得杂草生长速度减缓甚至死亡。在进行实地试验的时候,双孢锈菌却没有对别的印度植物造成什么影响。现在,研究人员正对双孢锈菌进行单独观察,以研究它对茶园生态系统的影响。印度会在年内采用双孢锈菌对付杂草,如果效果不错,那么它将会在中国、印度尼西亚和马来西亚得到推广,以解决整个东南亚的茶园杂草问题。
秋叶养林
当白天变短,水银柱开始下降的时候,上百万美国人前往山区,凝望闪耀着绯红、橙黄和金色树叶的森林。这是大自然在单调的冬天来临之前的最后放纵。
秋叶奇景美丽,但也许体现了更重要的东西。鲜艳的色彩,尤其是红色,可能表示树木竭力摆脱昆虫、污染和干旱的伤害。美国林业局植物学家保罗·沙伯格说:“这也许是压力的一个迹象。”
沙伯格和其他生物学家正在解决一个大多数人没有认识到的未解之谜,即为什么有些阔叶树在秋天变成红色,而非黄色或橙色。他们还试图确定,环境因素是否影响色彩改变的时间和程度。
在东部和中西部,答案不止会引起一时的兴趣。在那些地区,秋叶旅游是桩大生意。但是目前,科学对叶子不按时变色还无能为力。天气会影响秋叶变色的时间和程度。沙伯格说2003年偏暖,使美国东部的大部分地区树叶变色的高峰时间晚了一周或更多。
数十年来,生物学家认为,叶子变色是树木和其他阔叶植被准备过冬而进入休眠状态的偶然副产品。
在春季和夏季,植物和树叶是绿色的,因为它们产生叶绿素。叶绿素是一种利用太阳光帮助从二氧化碳、水和其他营养物质制造养料的色素。但是到了秋天,白天变短,夜晚变凉,促使植物停止光合作用,将水和养料输入和输出叶子的叶脉堵塞,把叶子连到树上的细胞退化,直至叶子脱离,落到地上。
叶子在掉落之前会变色,显露出其他色素。后者为在叶子生长季节产生的压倒性的绿色叶绿素所掩盖。有些树叶因为含有叶黄素而变黄,其他树叶因含有胡萝卜素变成橙色。
但是很多树木在秋天产生另一种色素——花青素,使树叶变成红色或紫色。科学家一度认为,花青素没有用,只是叶脉堵塞时困在叶子中的糖分的一种产物。美国威斯康星大学麦迪逊分校的植物生理学家威廉·霍克说,如今,“我们知道大自然比那更有效”。
在过去几年,生物学家提出种种设想,认为花青素发挥遮光剂、防冻液、抗氧化剂和驱虫剂的作用。如今很多科学家认为,花青素帮助树叶免受过量阳光的伤害,使树木在秋天能够延长进行光合作用的时间,储存更多养料。
薄弱的物种界限
最初的肇事者是嗜吃芒果而且吃相难看的狐蝠。而结果是110万头猪被杀,105人死亡,并且发现了一种威胁人类健康的新病毒。
1998年,当尼帕病毒风波乍起时,它就像一出三场的戏剧:蝙蝠、猪和人类轮番登场,与最初的微生物在地球上传播疾病和灾难的方式如出一辙。不知怎么,病毒就从一个物种传到了另一个物种,然后又是下一个物种,结果引发了各种各样的健康问题。
现在,疾病研究人员的目光又聚焦在了导致非典型肺炎全球大暴发的冠状病毒上,他们越来越倾向于怀疑,这种2002年秋天出现的疾病也有类似的传播过程。他们正在研究所有可能成为人们盘中餐的动物——从灵长类到爬行类,它们都有可能是病毒传播到人类的途径。
波士顿儿童医院的传染病负责人肯·麦金托什说:“它不可能是从原始沼泽中冒出来的。”
他曾在20世纪60年代参与发现了冠状病毒,人类感冒病毒的1/3都是由它所致。
虽然听起来有点像是罗宾·库克的小说,但事实是人类有3/4新出现的疾病是缘自动物,并从一个物种传到另一个物种。想想看,2002年导致美国284人死亡的西尼罗河病毒就是蚊子带给人们的;少见但致命的汉他病毒来自波氏白足鼠;艾滋病病毒则源于大猩猩。
病毒和细菌能够变着法儿地寄生于那些免疫系统对外来入侵者特别薄弱的新寄主。
由动物传播到人的传染病会因病毒和细菌的基因进化而变得更有杀伤力。由于这些病原体复制速度极快,它们经常会产生异于祖先的下一代。大多数情况下,这些差异不会很大,但间或会发生一种蛋白质或酶的关键变化,从而促使病毒攻击新目标。
迈阿密大学传染病学专家吉奥·巴拉科说:“病毒是一种非常原始的生物,它们复制遗传物质的机制也很原始,而且这一机制经常会出错。一般来说,突变会造成某种缺陷,使它们无法存活。但有时突变也会增强病毒抵抗某种抗生素的能力,或使它们在特定环境中生存,或是影响其他物种。”
流感病毒的基因结构就像是一串含有基因组的珠子穿成的项链:把其中一颗珠子变成病毒的其他株型,就产生了一种新的流感。
猪是一种病毒发生突变的高效孵化器。它可以同时感染一种禽类传播病毒和一种人类传播病毒。两种病毒在猪的体内交换遗传密码,进行了病毒的重新组合——结果就产生了一种新的流感。
1998年,马来西亚流行一种神秘的疾病,病人会出现高热、肌肉酸痛,甚至致命的脑水肿。疾病从马来西亚半岛北部开始,在7个月的时间里席卷全国,导致105人死亡。
在寻找疾病源头的过程中,研究人员最终追溯到了一个大养猪场,这里被确定为尼帕病毒的发源中心。他们发现,蝙蝠经常光顾养殖场的芒果树,在饱餐之后会留下大量残渣。猪圈里的猪吃的剩芒果中带有含尼帕病毒的蝙蝠唾液。虽然这种病毒没有使蝙蝠患病,却使猪出现了频繁干咳的呼吸道症状。疾病专家发现,发病的人类与猪感染的是同一种病毒。
许多科学家说,在当今世界病毒更容易跨越物种的界限,因为工农业的发展无情地破坏了原来阻隔疾病的生态屏障。而且事态发展又往往会产生非预期后果:为了控制疾病流行而屠杀大量的猪,结果却反而加快了病毒的扩散。
美国疾病防治中心特殊病原体分部负责人托马斯·克西翁热克解释说:“如果我有2万头猪,每头值100美元,而现在因为它们有病有人要将之全部杀死,那我就会想办法到别处去把它们卖掉。人的贪婪也成了疾病蔓延的一个因素。”
克西翁热克曾积极参与过破解SARS谜团的工作。这种病毒到底是从哪里来的呢?克西翁热克和其他疾病专家认为,SARS病毒不太可能来自于大量买卖的猪、鸡等家禽家畜。因为假使是这样的话,鉴于这种传染病对家畜交易的经济影响,它早就应该被发现了。因此,他们决定用研究流行病学的老办法,追踪首批SARS感染者曾经去过哪里,以及他们接触过什么动物。他们的调查结果将有助于更好地了解这种病毒,并找到治疗和控制方法。
从中我们也可以进一步了解,为什么病毒会从一个物种传播到另一个物种,尽管人们不断试图干预,但这一过程仍然如故。麦金托什说:“这有点像是企图阻止小行星撞地球。然而它总是会不断发生。所以我们应该从力所能及的方面去想办法——好比提醒人们系安全带。”