【读书】超级生物探寻指南

【读书】超级生物探寻指南 讲座课程简介：

关于作者

马修·D·拉普兰特，是美国犹他州立大学新闻学副教授，也是一位记者。通过与各个领域的生物学家共同探索和交流，他在这本书中，不仅为我们揭示了超级生物背后隐藏的秘密，还讲述了自己在世界各地追寻这些生物的精彩故事。

关于本书

世界上最大的、最小的、最古老的、跑得最快的生物分别是什么？它们都有哪些超能力？又能给人类带来什么启发？在这本书中，我们会发现，世界上的生物皆因自己的理由而存在。人类遇到的一切极端难题，其实大自然已经给出了解决方案。

核心内容

一、那些拥有超能力的生物，它们给人类的科技发展带来了什么启发？

二、从这些超级生物身上，我们能了解哪些关于生命的答案？

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前言

你好，欢迎每天听本书，我是潘旭。今天为你解读的这本书，名字叫《超级生物探寻指南》。这是一本非常有意思的科普书。主要讲的是，大自然里各种有趣的超级生物的故事。

什么是超级生物呢？我们可能会问，比如最大的、最小的、最古老的、跑得最快的生物都是什么？因为这些最特殊的生物，都能极大地引起我们的好奇心。

但是奇怪的是，这些问题在科学界却并没有受到关注，反而还被忽视了。这是为什么呢？

因为在某种程度上，超级”这两个字，在科学界意味着一种极端现象，是一个异常值。我们都知道，科学要讲究严谨嘛，对这种存在于正态分布曲线最边缘的数据，是要排除在外的，这样才能消除极端值可能会对统计分析造成的影响。就像评委打分，去掉一个最高分，去掉一个最低分，也是一样的道理。因此，真正关于这些超级生物的科学研究，其实是非常少的。

那这些超级生物有关注的必要吗？答案是肯定的。我读完这本书，有一个强烈的感受。如果要用一句话总结，那就是：我们所遇到的一切极端难题，大自然其实已经给出了解决方案。而这些超级生物，就是我们不可忽视的答案。

与其说它们是异常值，倒不如说它们代表了一种可能性。这些超级生物为了生存，要不断寻找各种方案。异常意味着产生新方案的可能性，所以超级生物并不是自然进化中偶然的错误，而是一种必然结果。

而且，我认为，这些超级生物，它们能存活到今天，本质上都是特定环境下的一个成功解决方案，是一套成功应对环境的算法。那都是用漫长的时间，经过反复试错，最后被证明有效的算法啊。它们不仅是人类的伙伴，更进一步来说，在我们能够精密使用算法的智能时代，超级生物还是人类抄作业的对象啊。它们是针对各种极端复杂问题，已经写好的解决方案。

今天的这本书，就将带领我们走进这些超级生物的有趣世界。本书作者马修·D·拉普兰特，是美国犹他州立大学新闻学副教授，也是一位记者。通过与各个领域的生物学家共同探索和交流，他在这本书中，不仅为我们揭示了超级生物背后隐藏的秘密，还讲述了自己在世界各地追寻这些生物的精彩故事。

接下来，我就分为两个部分为你解读这本书，带你一起走进这场充满惊喜和震撼的超级生物探寻之旅。

第一部分，我们先来认识一些拥有超能力的生物，看看它们给人类的科技发展带来了什么启发。

第二部分，我们再来说说，从这些超级生物身上，我们能了解哪些关于生命的答案。它们是如何对抗自然疾病的？又有怎样的生活方式呢？

第一部分

好，接下来，我们就进入第一部分。

作为人类，我们经常会对大自然产生一些错觉。比如，我们可能会认为植物根本不会思考，很多动物既可以是餐桌上的食物，也可以供我们娱乐。人类是万物之长，所以我们是整个地球最聪明的生物。

但是，事实真的是这样吗？实际上，要论每一个单点技能，我们可能大部分都比不过自然界的生物。我们不会飞，我们不能在海底生存，我们跑得没有动物快。在每一个单项技能中，都存在很多比人类强太多的生物。它们就像X战警或者蜘蛛侠一样，拥有各式各样的超能力。

所以，作者认为，现在人类科技在做的，就是要模仿这些生物的超能力。通过深入研究，学习他们到底是怎么发挥出超能力的。

比如，困扰航空界多年的工程问题，游隼（sǔn）给出了行为层面的解决方案。游隼是目前世界上速度最快的鸟，是名副其实的飞行超人。游隼在高空中俯冲的速度可以达到300公里/小时以上。这是个什么概念呢？相当于1.2秒内就能飞过一个足球场。

游隼在捕猎的时候，通常会先飞到猎物的上方，将翅膀收起来，让空气阻力降到最小。然后像出膛的子弹一样，突然向下攻击猎物。它们的空中姿势真正体现了什么叫让子弹飞”。

不过，游隼的这项飞行超能力，早期并没有引起航空工程师的关注。还有工程师一度认为，航空工业已经超越了向鸟类学习飞行知识的阶段。直到近几年，有科学家深入研究后才发现，原来航空界多年一直没有解决的飞机失速问题，我们可以从游隼的身上找到答案。

飞机失速指的是当机翼的方向与迎面而来的气流方向有较大夹角的时候，就会导致明显的气流分离和向上的升力突然减少，飞行高度快速降低，最坏的结果就是飞机失控坠落。科学家们观察到，当游隼快速俯冲时，它们似乎知道翅膀的哪些部位会有空气流动不畅的问题，因此它们会在背部和翅膀上的某些区域伸出一些短小的羽毛，阻止气流分离。

于是，科学家们利用从游隼实验中学到的知识，设计了一种附着在飞机机翼边缘，可以自动调整的翼片。这个翼片在飞机高速下降过程中，可以自动弹起，阻止气流分离。

你看，认为我们已经超越了向鸟类学习飞行知识的这种想法，其实是一种骄傲自大的表现。

再比如，你肯定想象不到，一直被人类当作害虫的飞蛾大蜡螟（míng），实际上它们在感知层面，创造了一个自然界的听觉奇迹，给人类的声音技术领域带来了很大的参考价值。还好，在从它们身上学到更多声音世界的经验之前，我们暂时没有找到将它们消灭殆尽的办法。

在大蜡螟的腹部，有一对鼓膜听觉器官，能够听到声音的频率最高可以达到320千赫兹，也就是每秒振动32万次。这是个什么概念呢？我们都知道，人类能听到的声音频率是在20赫兹～20千赫兹之间，低于或高于这个范围的声音频率，也就是所谓的次声波和超声波，我们都是听不到的。一般海洋哺乳动物的听觉比较灵敏，能听到的最高声音频率基本上在200千赫兹以下。所以，能听到320千赫兹的这个声音频率，在自然界是非常罕见的。

那大蜡螟最初是怎么拥有这种听觉生态位的呢？有人推测可能是为了躲避它们的天敌蝙蝠。但是奇怪的是，蝙蝠最高的回声定位叫声在达到差不多200千赫兹之后，就很难再提高了。那么，为什么大蜡螟的听觉范围还要多出每秒10万次的振动余量呢？

科学家们通过研究，分析有两种可能性。第一种可能性是，虽然目前的蝙蝠种类声音频率最高只可以达到200千赫兹，但有可能很早之前就灭绝的一些蝙蝠，它们的叫声频率更高。所以导致在进化过程中，大蜡螟还是保留了这种能够听到更高的声音频率”的基因。

另一种可能性是，蝙蝠与飞蛾展开了一场听觉进化的军备竞赛，所以飞蛾就干脆采取了一种先发制人的适应性变化。通过进化出远远超过目前需要的听觉范围，飞蛾听觉频率上限提高了，不仅可以对蝙蝠的出现做出更快的反应，还可以为蝙蝠的下一次进化适应预留一些回旋余地。

不过，这还不是它最特殊的地方。飞蛾的超能力在于，听觉频率感知范围扩大之后，它们可以过滤掉不想听到的噪声，使自己能够专注于想听到的声音。

有科学家就模仿飞蛾的这种处理模式，设计了一种仿生麦克风。不仅可以应用于助听器，也可以应用于一些，探测人体内部特定压力信号的微型医疗设备。而且这种声音系统还可以用于工业领域，为那些监控嘈杂环境的安全工程师，增加了一种发现问题征兆的手段。

同样是在感知层面的超能力，还有一种生物很有意思。它是世界上最小的哺乳动物，名字叫小臭鼩（qú）。它启发我们用另外一种完全不同的方式看世界。尽管臭鼩和许多穴居动物一样，视力不是很好，但它仍然拥有一种，在不到30毫秒内发现潜在猎物，并决定是否发起攻击的超能力。

要知道，30毫秒意味着，小臭鼩凭借自己只有64毫克的大脑，创建猎物图像的速度，要超出人脑处理眼睛收集到图像的速度。

那它到底是怎么做到的呢？科学家发现，秘密就在小臭鼩的触须上。对于英国谢菲尔德大学机器人研究中心的神经学家来说，这项令人惊叹的生物学超能力，正好可以解决机器人研究面临的一个挑战。

原来，机器人基本上都是依赖可见光谱的接口，比如照相机、激光束等方式与外界进行交互的。现在，科学家们制造了一个臭鼩机器人。这款机器人没有摄像头，但却可以根据18根触须根部，磁铁的运动来绘制周围环境的地图。未来，这种机器人可以在其他传感器效果不佳的地方工作，比如烟雾弥漫的房间、堵塞的管道、被厚厚大气层包裹的行星，或者使用光会危害动物生命的深海海沟。

好，我们刚刚说了在行为和感知层面上，自然界中的那些拥有超能力的生物。其实，你肯定想不到，在思维层面，自然界还有一位记忆大师，可以帮助我们更好地设计自动驾驶技术，它就是蚂蚁。

我们都知道，蚂蚁擅长合作觅食，筑巢或者是战斗，当它们聚在一起形成蚁群的时候能体现出不可思议的集体智慧。不过有新的研究表明，即使是在个体层面，蚂蚁也非常聪明，它们是名副其实的记忆大师。

一般情况下，我们从一个地方去到另一个地方，大部分靠的是视觉记忆，再加上一些听觉刺激。如果我们要找的是一个什么饭店，说不定还会记住一点嗅觉信息。

而蚂蚁要收集和记忆的线索比人类多太多了。它们不仅会利用周围事物的形状、大小和运动来推断自己目前在哪，确定前进方向，而且还会利用太阳的位置、光的偏振模式、风的方向、气味的微小变化、脚下地面给它们的感觉，甚至是靠离开蚁巢之后已经走过的步数来记忆路线，进行导航。

认知科学表明，人类的短期记忆一般不超过4个模块，而同时处理和记忆这么多复杂的信息，对我们来说基本上是无法做到的。但蚂蚁不一样，它们的超能力就在于它们有多个记忆模块。一旦出现偏差，它们既可以单独使用某个模块，也可以组合使用多个模块。

因为它们不固定依赖某一个特定的表征，所以当它们周围的世界发生变化的时候。比如说天黑了，或者是风向发生变化，又或者是一个很大的障碍物突然出现或消失，它们只需要调用不同的模块，就可以大大降低迷失方向的可能性。

因此，科学家们在研究自动驾驶汽车问题的时候，就从蚂蚁的这项超能力中得到了启发。对于自动驾驶汽车来说，仅有一个智能模块，实际上根本不足以判断如何遵循交通规则。比如利用GPS定位系统进行导航，一旦在某些偏远地区失去卫星信号，GPS就无法工作了。再比如利用激光测距可以准确地估算出与静止物体之间的距离，不过一旦遇到移动的物体，计算就不准确了。

交通路况极其复杂时，要想成功通行，自动驾驶汽车就不能依赖标准统一的地图，而是必须像蚂蚁一样，通过独立行动从多个可用的信息模块中获取信息，然后再利用这些信息，综合判断后解决问题。我们可能需要虚心地接受一个事实，蚂蚁这种小小的节肢动物，无论是个体还是群体，在迅速处理复杂信息的记忆思维方面，都比我们人类聪明得多。

大自然的每一分钟都在展开你死我活的竞争，是否拥有超能力，直接关系着各种生物的生死存亡。比如世界上最大的有齿鲸类，抹香鲸可以利用奇特的回声定位技术，快速锁定深海中要猎杀的乌贼。再比如，世界上跑得最快的昆虫是一种在美国加州人行道常见的蜱螨，它的奔跑速度高达每秒322个身体长度，相当于每小时2000公里，是高铁速度的5倍左右。还有世界上行动最慢的哺乳动物三趾树懒，因为每天消耗的热量只有100千卡，身体代谢特别低，所以能够经受住捕食者、环境变化和其他压力的考验，成了最强悍的生存者。

类似这样超级生物的故事在这本书里还有很多。作者对于超级生物了解得越多，思考问题的角度也就越来越清晰。我们可能经常会问这样一个问题：自然界的生物到底有没有什么超能力？也许今天换一个问题会更有价值，那就是：我们是否已经足够聪明到了解这些生物有多聪明了呢？

第二部分

好，刚刚我们认识了一些拥有超能力的生物。从它们身上，我们找到了很多复杂问题的解决方案。不过，除了学习这些技能型的生存智慧，超级生物对于我们理解自身生命也很重要。在自然界的生老病死面前，人类是渺小的。在了解这些超级生物的过程中，实际上我们也在更好地看清自己。

所以，接下来，第二部分，我们就讲讲从这些超级生物身上，我们能了解哪些关于生命的答案。它们是如何对抗自然疾病的？又有怎样的生活方式呢？

你肯定想象不到，有一个好消息是，我们可以从大象身上，找到对抗癌症的方法。陆地上现有的最大哺乳动物，非洲象的存在本身，就已经充分体现了自然界的魔力。

为什么呢？我们都知道，导致癌症发生的一个原因是细胞分裂。细胞每次分裂时都会复制自己的DNA，由于各种原因，这些复制有时会出错。细胞分裂的次数越多，出错的概率就越大，出现过的错误就越容易被一次又一次地重复。

非洲象能够仅用几年的时间，就从300磅重的小象长成1万多磅重的大象，说明进行细胞分裂的次数之多难以想象。所以，按照我们前面的推断，小象好像很难活到成年时期，因为它们患癌症的概率是人类的100倍。

但事实上，大象几乎不会患癌症。这是为什么呢？因为科学家们发现，大象体内有很多与抑癌基因相关的，一种叫p53的基因。接受p53基因的指令后，大象体内突变的细胞就会放弃抵抗，它们会通过一个叫作细胞凋亡的过程结束自己的生命。

科学家们从大象体内提取DNA后，制成了一种合成p53蛋白，然后注射到癌细胞中。在实验过程中，他们发现所有癌细胞都无法逃脱这种壮士断腕之举。癌细胞先是萎缩，然后烟消云散，没有留下任何可以变异的东西。目前，这些科学家们正在研制微型输送工具，将合成的大象蛋白输送到哺乳动物的肿瘤中。

陆地上最大的哺乳动物能够帮助我们找到对抗癌症的方法，那最小的生物能告诉我们什么呢？

作者发现，要想更多地了解生命的奥秘，我们就得先找到世界上最小的生物。因为随着基因分析的发展，越来越多的科学研究表明，在很多动物群体中，体型和基因组长度之间存在某种正相关性。要知道，人类有30亿个碱基对，而大多数微生物，也都有数百万个碱基对。碱基对越少，基因组长度越短，科学研究也就越容易开展。

最后，经过了漫长的探索，科学家们找到了这种叫丝状支原体”的超级细菌，它常年寄生在牛和羊的肠道里，基因组有120多万个碱基对，可以跻身世界上已知最小的基因组之列。研究这种世界上最小的生物，或许能够让我们彻底弄明白，到底哪些基因才是维持生命必需的。从而也能够更好地理解各个基因的独立作用和它们发挥出的协同作用。

如果我们再把目光投向世界上最古老的树和动物，就会发现，为了活得更久，他们不仅拥有特殊基因加持的光环，还有一套经过验证长期有效的生活方式，这是一个长寿秘诀。

世界上最古老的树是一种叫颤杨的杨树，颤是颤抖的颤。为了更好记忆，大家给它取了个昵称叫潘多”，在拉丁语中是我蔓延”的意思。人们最早是在20世纪的美国犹他州发现它的。它的一根成熟的树干跟大海中的蓝鲸身长差不多，它有超过4万多根的树干。科学家们通过研究，推测潘多可能有8万岁了，这就相当于它的诞生和人类从猿人进化成首批现代人类后，第一次走出非洲的时间差不多。

那为什么潘多可以活这么久呢？科学家们发现，简单是潘多能够长寿的必备要素之一。潘多的生存方式极其简单，它是克隆体，采取无性繁殖。虽然不能养育后代，意味着它们在进化上肯定是停滞不前的。但科学家认为，这样潘多就不需要耗费开花结果所需的大量能量，因此，它们可以利用所有可利用的水、阳光和养分，发展强健的根系。庞大的根系结构在表层土壤的保护下不会受到任何影响，能够抵抗外界的环境变迁。可见，潘多把所有的能量都用在了生存这一件事上。

其实，简单的生活方式也是世界上最古老的动物，春氏单根海绵的长寿秘诀。它看起来像一条褐色的大丝瓜，和我们想象中动物的样子相去甚远。它没有嘴巴和眼睛，也没有腿和脚蹼。科学家估算，它至少在海底生存超过了1.1万年。

不过，除了追求简单，科学家们还发现，巨大的环境压力也是春氏单根海绵能够保持长寿的要素之一。它所在的深海海槽底部，每平方厘米的压力超过210斤，也就是相当于一个指甲盖大小的地方要承受超过210斤的压力。而且在漫长的生存时间里，海水温度波动幅度极大，最低可以达到近乎结冰的0.8摄氏度，最高可以达到让它们热得难以忍受的10摄氏度。但是，就像拳击手做赛前准备一样，春氏单根海绵每天都在做训练，已经持续了数万年，因此它们的适应性非常强。

众多科学研究表明，在地球上存在时间较长的生物，基本上都受益于这三要素：简单的生活、挑战性环境，以及细胞生存能力，这里的细胞生存能力说的其实也就是良好的基因表达。

那对于人类来说，这个三要素的长寿秘诀适用吗？

这个问题，其实人类探寻了几千年，也没有找到准确的答案。但是作者在这本书里说的三要素，倒是给了我们一个思考方向。

2016年，作者在探访人类长寿地，中国广西的巴盘屯的过程中，遇到了一位心脏病学家约翰·戴。按约翰·戴的估计，巴盘屯可能是世界上最长寿的地区之一。这里每100名居民中就有一个人活到了100岁，还有几位老人的年龄甚至超过了110岁。

约翰·戴和作者说：如果你认真观察这里人们的生活，你会发现长寿的秘诀没有那么复杂，就是简单朴素的生活方式。但这并不是说他们的生活没有压力。恰恰相反，这里的老人每周七天都在地里干活，一直要劳作到90岁，甚至是100岁。

至于某种形式的细胞生存能力这个要素，约翰·戴通过调研后发现，那里的人们所拥有的基因没有什么特殊性。这并不代表他们的身体不具备优异的细胞生存能力，而是说，我们所有人的身体可能都具备这种能力。

你看，科学家经过调研得出的利于长寿的生活方式，正是这些看起来特别朴素日常的道理。这些道理可能就是正确的方向。当我们持续运动，当我们乐观地看待这个世界，当我们保持健康的饮食习惯的时候，我们人类所拥有细胞，其实就能很好地适应这个世界。

在这本书的最后，作者说自己正在和时间赛跑。因为他意识到，人类之所以现在还有向超级生物学习的可能，是因为这些生命的存在。而遗憾的是，实际上它们中的很多物种，已经濒临灭绝。这对于人类来说，将会是一个巨大的损失。

自然孕育了人类全部已知的，生存解决方案。未来，它还会为人类提供更多未知的生存解决方案。我们需要也必须对自然界的所有生物保持应有的敬畏之心。

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