大象和細菌受同一自然法則制約

珍妮弗·奧萊特+楊曉梅

乍一看，塞倫蓋蒂草原成群的斑馬和我們體內的細胞毫不相干。但是不是世間所有的生物背后都有一條隱含的邏輯，一套調節(jié)生物數(shù)量的普遍規(guī)律，不論生物形體的大??？

這種讓人耳目一新的理論是著名生物學家肖恩·B.卡羅爾在他的新書中提出的，書名是《探尋生命的工作機制及重要性》。美國知名科技博客 Gizmodo最近就這一復雜理論約訪了卡羅爾。

Gizmodo：您怎么會想到寫這樣一本書？您本來是和家人去坦桑尼亞的塞倫蓋蒂草原旅游的。

卡羅爾：是的。那時就是否應該修一條貫穿塞倫蓋蒂草原的柏油馬路來發(fā)展坦桑尼亞西部旅游業(yè)的話題產生了激烈的爭論。這里是世界自然遺產，是地球上遷徙動物群體最后的活動區(qū)之一，修公路會對此造成破壞。我想，我至少應該去看看，就帶上家人一起去了。盡管之前我也看過介紹這個地方的文章，看過電視和電影里的畫面，但當我到了那兒時，仍然感到震驚。成群的動物在草原上漫步，壯觀的景象超出人的想象，那數(shù)量真是驚人。

眼前的景象讓我陷入思考。我是在實驗室里工作的，分解基因、研究動物胚胎的形成機制。望著塞倫蓋蒂草原，我意識到自己根本不知道這一切是怎么形成的。為什么有上百萬只角馬卻只有1000來只牛羚？它們的形體大小相差無幾。很幸運，我找到了托尼·辛克萊（動物學家）寫的一本書。他用了50年研究塞倫蓋蒂草原。他的書引導我了解了這個領域其他前沿研究者的理論，動物群體規(guī)模為什么會大小不一？這背后有什么機制？對我們的未來又意味著什么？

Gizmodo：那么，究竟什么是“塞倫蓋蒂法則”呢？

卡羅爾：這是可以解釋任何一個特定區(qū)域生物數(shù)量的普遍準則，研究生物之間的相互作用—食肉動物、食草動物、植物之間的相互作用?！叭麄惿w蒂法則”可以解釋“數(shù)量金字塔”：為什么一個地方有1只老虎，50只鹿，卻有10000只老鼠和40000棵樹？從植物到以植物為食的動物，再到以這些動物為食的其他動物，數(shù)量總是不斷減少。我把它稱為“塞倫蓋蒂法則”，但這只是隨機起的名字，因為這也可以被稱為“艾倫湖法則”或者“蒙特雷灣法則”。

Gizmodo：您書中有句話讓我頗有感觸，“影響大腸桿菌的規(guī)則同樣影響著大象?！边@些規(guī)則適用于不同大小的生物，真是奇妙。

卡羅爾：作用機制不同，但道理是一樣的。這是對兩個極端的緩沖：不要太多，也不要太少。在細胞內部，這種機制如同溫度調節(jié)器。當一個胚胎開始發(fā)育形成“產品”，這個“產品”反作用于胚胎，使其停止發(fā)展。但這樣一來，“產品”就會“降級”，因為哺育它的胚胎停止了工作。“產品”“降級”以后，胚胎聚集能量，又開始工作了。

在塞倫蓋蒂草原上不起眼的小池塘或者季節(jié)性的水洼里，同樣的事情也在上演：當某些物種數(shù)量增多時，單個生物體占有的資源就會減少，數(shù)量增加的速度就會減緩。隨著數(shù)量增加的減緩，人均資源又會增加，數(shù)量又會增多。我在實驗室的細胞實驗中見過無數(shù)次這種繁榮—衰退—繁榮的循環(huán)模式?，F(xiàn)在，當我看到成群的角馬、水牛或者大象時，我覺得自己早就見過這種模式，這就是反作用。

Gizmodo：有沒有同行對你提出的這種生命的普遍規(guī)律發(fā)起反擊？

卡羅爾：歡迎質疑！我本以為生態(tài)學家會反駁我的理論，認為我將生態(tài)學過度簡單化了。但是他們出人意料地支持了這種觀點。一本書不可能涵蓋所有的觀點，我們一直盡最大能力描寫自然，但是大家都知道，自然不是那么容易掌控的。我們要從紛繁復雜的表象和體系中提煉普通法則。但是“塞倫蓋蒂法則”是生命遵循的真理，生命數(shù)量是受到制約的：無論是人體血液中的膽固醇分子，還是稀樹草原上的角馬數(shù)量。

很長一段時間以來，科學家認為生物的規(guī)?？刂剖亲韵露系模褐参餅槌跫墑游锾峁┝耸澄?，初級動物又為高一級動物提供食物。但我們在20世紀六七十年代發(fā)現(xiàn)，是食肉動物自上而下地控制著生物部落的結構。食肉動物的行為影響著植物的生長。

所有生物都遵循“塞倫蓋蒂法則”?！叭麄惿w蒂法則”能幫助我們理解蜘蛛、狼、鯊魚、獅子都扮演著相同的角色，讓我們開始了解生物系統(tǒng)中的基本邏輯。

Gizmodo：那么蚊子傳播可怕的寨卡病毒也是大自然有意為之？

卡羅爾：對蚊子傳播疾病的解釋是：我們進入了它們的食物鏈。人類數(shù)量激增，已經(jīng)超過了74億，對以吸食血液為生的昆蟲來說，沒有比人類這種直立行走的動物更好的攻擊目標了?，F(xiàn)在野生動物數(shù)量驟減，但是人類無處不在，成為蚊子的最佳選擇。蚊子已經(jīng)適應了在靠近我們的水庫繁衍，以吸食人血為生。我們處于很多食物鏈的頂端，但因為人類數(shù)量眾多，也進入了蚊子的食物鏈，這就是報應。

Gizmodo：您在書中提出這樣一個更深遠的觀點：要注意我們對生態(tài)體系的干預，否則我們最終會毀滅我們的食物來源。

卡羅爾：書中我舉的一個例子就是一種在稻田里常見的小飛蟲，叫稻飛虱。水稻是世界上很多地區(qū)的主要糧食作物，如果遭受蟲害，我們首先就會使用殺蟲劑，但這是不對的。這樣就會造成稻飛虱實際數(shù)量的增加。為什么？因為它們逐漸形成了對殺蟲劑的耐藥性，而我們做的僅僅是在殺死它們的天敵，比如蜘蛛。我們應該利用它的天敵來控制稻飛虱的數(shù)量。

另一個很好的例子是海洋。海洋是一個魚吃魚的世界，而人類喜歡食用海洋食物鏈頂端的魚類—金槍魚、鱈魚等。數(shù)十年來我們一直過度捕撈這些魚類，以至于現(xiàn)在只能捕到大量的小魚。大約2/ 3的大型魚類已經(jīng)從海洋中消失，但是體型較小的魚類的數(shù)量增長了1倍。

所以，“塞倫蓋蒂法則”不僅僅是確保黃石公園或者塞倫蓋蒂草原不會消失。我們要遵循這一法則，來保護我們賴以生存的食物鏈。只有熟知游戲規(guī)則的游戲者，才能知道何時進行干預。這是為了保護我們的經(jīng)濟利益，與意識形態(tài)無關。如果人類無底線地掠奪這些資源，結果就是兩敗俱傷。人類的自身利益要求我們按規(guī)矩出牌。我們是受自然規(guī)律控制的，同時也要控制好自身數(shù)量，因為自然界沒有人類的天敵來控制我們的數(shù)量。

Gizmodo：直到外星人入侵？

卡羅爾：是的，完全正確。

Gizmodo：我們雖然已經(jīng)造成了自然生態(tài)系統(tǒng)的嚴重破壞，但是書的結尾出人意料地樂觀。為什么您這么確信人類并不是注定要滅亡的？

卡羅爾：這是因為我對大自然的自我修復能力感到驚訝。當我們減輕對自然的壓力（減少狩獵、捕撈和過度收獲）時，物種以驚人的速度恢復原狀，甚至一些處于滅絕邊緣的物種，比如數(shù)量僅存幾百只的禿鷲、灰熊、海獺、大型海洋魚類、海牛都會卷土重來。佛羅里達州的鱷魚在2 0世紀6 0年代末被列為瀕危物種，但是現(xiàn)在它們遍布全州，有幾百萬只。

當生物學家20世紀50年代末來到塞倫蓋蒂草原時，他們曾疑惑能否有足夠的資源來養(yǎng)活這么多動物。其實塞倫蓋蒂草原在這之前剛剛遭受了致命病毒的侵襲，正處于復蘇階段。那時他們看到的40萬只動物在之后的15年里增至150萬只。同樣的事情正在莫桑比克的戈龍戈薩重現(xiàn)：10年前，因戰(zhàn)亂和偷獵，這里一片荒涼，而如今大型動物的數(shù)量已經(jīng)從1000只增長到71000只。這就是自然的自我修復能力，如果我們給予自然這個機會的話。