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第24章 生命奥秘(3)

老鼠除了偷吃粮食,它给人类带来的最大危害就是传播病菌,人类历史上曾多次发生过流行鼠疫,全球性鼠疫发生过3次,死亡人数过亿,不少城镇灭绝。20世纪末,印度遭受了一场致命的瘟疫。泉神节过后的第二天苏拉特市医院接收到30名病情相似的患者。起初医生并不知道病人患的是鼠疫。但接二连三有人死亡,又传来马哈什特拉附近的拉杜尔流行鼠疫的消息,这才意识到一场灾难已经降临。一时间,火车站、汽车站都挤满了成千上万的逃难者。30万苏拉特市民逃印度的四面八方,同时也将鼠疫和这种恐惧的心理带到了全国各地。

不到两周时间,这种可怕的瘟疫已扩散到印度的7个邦和新德里行政区。鼠疫的流行,引起人们的极度恐慌。这种恐惧迅速蔓延到世界各地。许多国家中止了同印度的各项往来。这对印度来说,经济方面的损失是难以估计的。据有关方面统计,用于治疗和预防鼠疫方面的费用就高达数百亿美元。

那么,销声匿迹多年的鼠疫为何再度在印度广为流行呢?专家们一致认为鼠疫的爆发是极为肮脏的环境所致。据说,苏拉特市是印度最脏的城市,贫民窟、集市、街头巷尾,垃圾成堆,臭味熏天。鼠疫流行期间,每天清出的垃圾多达1400吨。遍地的垃圾成为老鼠繁衍滋生的温床。

消灭老鼠,应当是全人类的共同使命。整个地球要和老鼠展开一场艰难的战斗。虽然人类至今尚未找到彻底消灭鼠患的办法,但是,我们坚信,科学的不断发展必能战胜鼠患。

猴“警察”以德服猴

很多人认为,警察只在人类社会中存在,其他动物的群体里不可能有类似的角色。这种想法如今被证明是错误的。美国新墨西哥州圣菲研究所的杰西卡·弗莱克和同事发现,猴子社会里也有“警察”。

为了揭开猴“警察”的秘密,弗莱克借用了遗传学上的“击倒”研究法。在遗传学研究中,为了研究某个基因的独特作用,研究人员会把这个基因“击倒”(单独拿出来),看看缺少了这个基因后,生物体会有什么样的反应。在动物学上,“击倒”则是把某些特别的动物从动物群体中带走,看看这些动物的缺席会对整个动物群体产生怎样的影响。

猴“警察”通常通过和平手段解决群体内的争斗,让猴群有秩序地生活。猴“警察”只是利用自身良好的“群众基础”和“资历”影响整个群体,对那些寻衅滋事的不安分子进行警示和压制。

弗莱克研究后发现,如果把猴群中的警察移出猴群,就像人类社会缺少了警察就会变得混乱一样,这些缺少了“警察”的猴子的生活立即变得一团糟,猴子们变得更“暴力”、更富侵略性,猴群的凝聚力迅速下降,猴群成员间的相互交流急剧减少,玩耍、互相清洁身体等公共活动的次数也有所下降。没有猴警的约束,猴群突然之间群猴无首,大家想做什么就做什么,变成了一盘散沙,集体行为如同“蒸发”了一般。

研究揭示:那些有威望的猴子并不采取暴力手段抢占地盘,霸占猴“警察”的职位,而是必须经过一个“投票、任命”的复杂过程。到时候,猴子们向那些“候选警察”龇一龇牙,表示同意。

当一个“候选警察”收到了猴群中大多数猴子的投票信号时,表明他已经受到了普遍尊重,他可以出任“猴城”的“警察局局长”了。研究人员发现,当选“警察”的猴子拥有许多共同特征,比如,一般都是体形较大的年长的猴子出任这一职位。 但是,除此以外,还必须要有猴缘。此外,出任“警察”职务的并不一定是雄猴,如果有实力,雌猴同样可以充当警察。

一旦当选,猴“警察”就获得了相关的权力,同时也要承担起相关的责任,其中的一项责任便是和平解决猴子之间的冲突。如果两只猴子发生冲突,猴“警察”一般会站在两只猴子中间,将它们隔开,直到两只猴子心平气和。当然,如果猴“警察”已经知道冲突是哪只猴子挑起来的,它便会直接把这只坏猴子赶跑。

当选之后,猴“警察”的威信很快就能确立起来,它们解决冲突也越来越容易,甚至都不用发出威胁的声音,冲突的双方就会“撤军”。在猴子社会中,猴“警察”的裁决就是最终裁决,不管当事者是否心服口服,裁决的结果永远都能受到整个猴群的尊重。如果没有了猴“警察”,一旦发生冲突,哪只猴子都不敢出面调停,猴群会变得混乱,无法约束。

动物世界也一样丰富多彩,和人一样,动物也有自己的组织,也有自己的思想。

极地冰虫

19世纪末,美国西雅图著名摄影家柯蒂斯首次发现了冰虫,为它取名“雪鳗”,但很少有人关注这种动物。全球变暖使极地动物濒临灭绝,冰虫才引起了人们的注意。

极地冰虫是少数活跃在极地低温下的生物之一。在美国阿拉斯加、英国哥伦比亚和俄勒冈州靠近极地的冰川区都可以发现它们身影。它们个头非常小,在雪地里就像一丝细细的小黑线。

冰虫被称为地球上唯一冻不死的生物,具有科学家理想中外星生命的特质。科学家认为冰虫这种罕见的耐寒体质可以证明在外星球上也可能存在像冰虫一样的耐寒生物。它们在冰中自由行走,在极地低温下活跃生存,稍微升温便化成一团黏稠物。

它们可能是世界上最不怕冷的动物。在冰川地区刺骨的寒温下,其他动物几乎被冻成冰棒,甚至连细胞都冻得“咯咯”作响。然而这种低温对于极地冰虫来说却是最舒适的生活环境。科学家发现,冰虫的细胞膜和细胞酶在低温下正常新陈代谢,细胞膜保持固有的弹性。

冰虫不仅抗冻还耐饿。科学家曾把几只冰虫放在冰箱里研究。两年过去了,不吃不喝的冰虫在冷藏室里依然顽强地生存着。

但冰虫也有致命的缺点——怕热。冰虫抵御高温的能力异常脆弱,只要温度高于四摄氏度,冰虫细胞膜就溶化,细胞内的酶也化成一堆干草模样的黏稠物。

让人感到奇异的是,冰虫可以在固体冰块中自由穿行。谁也不知道它们是怎么破冰而出的。有的科学家说,冰虫可能顺着冰中的缝隙钻出冰面;还有的人猜测冰虫有破冰术。多名生物学家猜想,冰虫体内可能含有化冰物质。每当它们穿冰而行时,体内细胞释放出能量,把周围的冰块融化,形成一条通道。

一名研究雪地动物的专家说:在众多雪地跳蚤、雪地线虫和雪地蜘蛛中,冰虫是最神奇的动物。北极熊厚厚的皮毛使它与外界低温隔绝,自身又可以储存能量。南极鳕血液内有防冻剂,使它在冰天雪地中照常生活。对冰虫来说,当温度下降时,浑身赤裸、微小的冰虫体内马上制造能量,就像往油箱里加汽油。

冰虫总是生活在终年积雪的冰川地带,行踪隐秘。一到夏天大规模的冰虫就破冰而出,出来搜寻食物。冰虫日落而出,日出而息。夏天太阳升起之前,冰虫纷纷躲回冰层。太阳落山后冰虫从洞穴中出来,搜寻海藻、花粉和其他可以消化的残渣作食物。到了冬天,冰虫聚集地大都大雪封山,没有海藻或者其他食物,它们就躲在地下。但至今为止,没有人知道冰虫如何在地底过冬。一到冬天冰虫似乎绝迹。科学家怀疑它们躲在雪底冬眠。

由于冰虫细胞能够在低温下保持正常新陈代谢。而移植的器官在冷藏过程中却消耗能量,快速萎缩。如果冰虫新陈代谢的秘密能够揭开,医生就可以用化学和药物使器官保存更长久。

但是在未来的50年,由于全球变暖,它们赖以生存的冰雪就要慢慢消失,到那时冰虫也将成为一种灭绝的动物。看来,全球变暖的危害表现在各个方面啊。

环境的污染导致全球变暖,冰雪消融,这一切不仅会毁灭一些生物,也会给人类世界造成可怕的后果。我们必须采取措施避免这种局面。

长寿动物因何长寿

为什么有些动物可以活成百上千年呢?如果能揭开这个谜底,也许将有助于人类延长寿命。

我们知道,一只成年蜉蝣只能存活一天,一种被称为侏儒虾虎鱼的小鱼平均寿命只有8周。然而,一些海胆寿命可长达200年,一头北极露脊鲸活了211年后依然“身板很硬朗”。

“长得快,死得早”这一揭示生长速度与寿命之间关系的观点得到了相关研究的支持,也就是说,尽管生物大小不一,但相同数量的组织在一生中消耗的能量几乎是相同的。“长得快,死得早”也许还能解释为什么限制热量摄入能起到抗衰老的作用。假定处于饥饿状态下的动物的新陈代谢变得更加高效,因此产生的自由基便更少。 可是,越来越多的证据对这个观点形成挑战。首先,尽管对摄入的热量进行限制可以延长任何一种拿来做实验的动物的寿命,但它只能暂缓新陈代谢。不久,新陈代谢速度就会反弹,有时反弹后的速度会变得比原来更快。

如果不是新陈代谢的速率不同,为什么确实有一些生物比其他生物存活的时间更长呢?越来越多的研究人员认为,长寿的答案可能要从生态学和进化上去寻找,德州大学圣安东尼奥健康科学中心的斯蒂芬·奥斯塔德表示,一旦一个物种进化到具有逃避掠食者捕食的能力,在减少细胞损伤从而延长寿命方面的昂贵投资才是值得的。他把这个观点归纳为“逃得早,死得晚”。鸟、蝙蝠和飞鼠的身体并不大,但寿命很长,原因就在这里。

但这并没有回答生物是怎样延缓衰老的这个问题。也许它们已经提高了DNA修复酶的级别或是有特殊机制限制来自自由基的破坏或避开化学物质和辐射的影响。事实上,我们对长寿动物身上所发生的一切知之甚少。

比如听觉,我们的听觉从成年期的早期就开始退化。但有些蝙蝠可以活到40年却不丧失一点接收超声波的听觉能力,这相当于人类活到300岁的高龄。无毛鼹鼠和大多鸟类的抗衰老的能力同样令人惊讶。不幸的是,没有人知道这是为什么,更让人迷惑的是,这些动物的DNA比那些可与之相比生命更短的生物如老鼠和蝙蝠等遭受了更多的破坏。

有些动物甚至没有表现出明显的变老迹象:它们没有与年龄相关的死亡率增加的问题,或在成熟后有任何的繁殖率降低的问题,也没有与年龄相关的生理能力减退或抗病能力降低的问题。一个名为“不老动物”的非赢利组织对它们长寿的秘诀进行了研究。这一组织的最终目标是:把这些研究结果应用到延长人类寿命和促进生命健康上来,造福人类。

如果真能找到动物长寿的秘密,我们就能用它来延长人类寿命,造福人类。

最原始的鸟类化石

有人说,鸟类是由恐龙进化来的,这个学说引起了极大的轰动,但是,也有人对这一观点提出了怀疑。寻找证据来证明这种说法的正确性就成了一件极为重要的事,最原始的鸟类化石的出土也许会给苦苦寻找证据的人们带来一点希望。

自发现始祖鸟之后,人们基本上认可鸟类是从爬行动物演化而来的,但一般认为,鸟类源于槽齿类或鳄类等较原始的爬行动物。1870年,达尔文进化论支持者赫胥黎提出大胆假说,认为鸟类是由恐龙演化而来。从20世纪90年代开始,我国科学家相继在辽西地区发现了多种长有羽毛甚至翅膀的恐龙,为鸟类的恐龙起源说提供证据。

然而关于这一问题的争论并未结束。目前,关于从恐龙到鸟的进化存在两种假说:一是“树栖说”,即认为恐龙是在树栖生活中向下跳跃滑翔,逐渐具备了飞行能力演变为鸟类。一是“陆生说”,认为恐龙是在快速奔跑中为保持平衡而逐渐长出了羽毛。激烈的争论共同推进了鸟类起源研究的发展。

1996年之后,季强、徐星等人在中国辽西地区发现了大量长羽毛的恐龙和原始鸟类化石,推动了国际鸟类起源研究工作,有力地支持了鸟类起源于小型兽脚类恐龙的学术观点。

随着研究的深入,从恐龙到鸟类之间的界线越来越模糊,然而季强等人始终未能在国内发现与德国始祖鸟处于类似进化水平的原始鸟类化石,“天下第一鸟”的称号仍然为德国始祖鸟所保持。从2000年起,季强领导的科研小组开始着手探讨“鸟类定义”和“鸟类飞行起源”等问题。2004年,中国地质科学院季强研究员领导的科研小组在河北丰宁晚中生代地层中,首次发现了迄今世界上最原始的鸟类化石。季强等人将这一种鸟正式命名为华美金凤鸟。华美金凤鸟的化石标本保存十分完整,头尾长度约54.8厘米,全身被覆着清晰的羽毛印痕。它保存了12节颈椎、11节背椎和23节尾椎,尾巴长度约为身体总长度的一半。上下颚各发育18颗光滑无饰的牙齿。体腔内还有11颗褐黄色、长径小于1厘米的卵圆形蛋。19世纪60年代初始祖鸟在德国的发现,曾被认为是当时最重要的科学发现之一。由于始祖鸟既显示出明显的爬行动物特征又保存了精美的羽毛,140多年来一直被当作爬行动物与鸟类之间的“中间环节”,大多数人更认为它是世界上最古老的鸟类。但因为始祖鸟总共才发现了8枚化石标本,地理分布十分局限,国际上围绕鸟类起源问题长期以来展开了激烈争论,提出了各种各样的假说。

研究员们根据205个特征对华美金凤鸟进行了支序分析,证明它处于鸟类谱系树的基部,比始祖鸟略微原始,这是从恐龙向鸟类演化过程中一个非常关键的位置。季强认为,从眼下的研究情况看,“天下第一鸟”应该是华美金凤鸟,而不是德国始祖鸟。

“天下第一鸟”的名称终于落在了华美金凤鸟的头上,这个称号意味着华美金凤鸟是从恐龙向鸟类演化过程中最重要的环节。这个世界上最古老的鸟类,对我们研究动物演化进程有着重要的作用。

最古老的两侧对称动物化石

一个多世纪以来,科学家们一直在通过寻找古老的化石来探索地球生命起源和演化的历史。最古老两侧对称动物化石的出现,对我们来说意味着什么呢?

我们知道,大量的多细胞动物化石在距今5.4亿年前的寒武纪岩层中的出现表明,地球上的生命在5.3亿年前发生过一次大规模的演化事件,古生物学家称之为“寒武纪大爆发”。1909年,加拿大洛基山脉的布尔吉斯页岩中发现了保存有5.15亿年前的软体组织的动物化石,证明现生动物界所有的门类在寒武纪时已经出现。

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