神奇寶貝“臭臭泥”

秦琴

多頭絨泡菌的野外家園

多頭絨泡菌放大圖

1997年上映的日本動畫片《神奇寶貝》風靡全球，現(xiàn)在仍大受歡迎。動畫片的世界與現(xiàn)實相似又有些不同，里面有各種各樣叫做神奇寶貝的生物，它們以真實的生物為原型，但長得更加有特色且有奇特的超能力。其中有一種叫做臭臭泥的神奇寶貝，長得像一灘軟趴趴的爛泥，平時蠕動前行，發(fā)動超能力攻擊人類時就會聚集成形，變成一個有眼有口還有手的“蘑菇”，噴出一團團泥巴。

最近，我們可以在現(xiàn)實中看到一群群真實的“臭臭泥”了，它們就在巴黎動物園等著與人們打招呼呢。

似動物非動物的“臭臭泥”

巴黎動物園的“新房客”學名是多頭絨泡菌，它是一種單細胞生物，生物學家們把它歸類為原生動物，但是其實到現(xiàn)在為止，生物學家們都還搞不明白它到底是動物還是真菌，因為它實在是太奇怪了！

多頭絨泡菌走迷宮

多頭絨泡菌的生活習性像菇類真菌，都喜歡生長在腐爛的木頭或潮濕的樹葉背面，以細菌、霉菌、菌菇和落葉等為食。但是它不是蘑菇，它一生可以分成兩個時期，分別是生長期和繁殖期，在這兩個時期它的形態(tài)和行為完全不一樣。

生長期的多頭絨泡菌行為像動物，是一團濕潤的無細胞壁的原生質(zhì)團，就像一塊橙色的果凍，能靈活運動，主動攝食。而且當周圍食物短缺時，它們還會發(fā)出信號召喚周圍的同伴聚攏在一起，變身為一個大型“臭臭泥”，再通過協(xié)作尋找，將周圍的食物一網(wǎng)打盡。

雖然多頭絨泡菌沒有專門分化的運動器官，但是它們每小時能向前滑行1厘米。它們還會用化學物質(zhì)標記走過的線路，以此提示后來者不要再走不合適的路，就像我們所立的“此路不通”的標牌，后來的多頭絨泡菌就會避開這條路。一個大型的“臭臭泥”由成千上萬個多頭絨泡菌組成，它們各自往四面八方運動，同時去尋找食物，一天內(nèi)能探測幾十平米的地方。?

到了繁殖期，它們就變了一個樣。一群多頭絨泡菌結(jié)合在一起，會長成一個個不能動的“蘑菇”，部分多頭絨泡菌變成“菌絲”狀的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，另一部分變成“子實體”的繁殖結(jié)構(gòu)。在子實體里，多頭絨泡菌會兩兩結(jié)合，產(chǎn)生后代孢子。慢慢地，整個“蘑菇”會逐漸變干變黑，最后，無數(shù)不同性別的孢子就會擠裂干燥的孢子囊壁，從中噴涌而出。

雖然多頭絨泡菌會就近交配，但是它們不會出現(xiàn)畸形的風險，因為它們有上百種性別。比如我們以多頭絨泡菌的三個線粒體基因matA、matB和matC來決定它們的性別，三個基因一模一樣的個體，我們就認為它們是同種性別。但是這三個基因每個都有多達16種變異，再加上變異的基因數(shù)目不同，最終導致它們總共有約720種性別。除了同性之外，每一個多頭絨泡菌可以與其他任何一種性別的個體交配繁殖，這樣就能保持基因的多樣性，不用擔心近親繁殖了。

迷宮找路誰與爭鋒

雖然多頭絨泡菌單個個頭很小，但團結(jié)起來尋找食物時卻有猛虎撲食、誓不罷休的氣勢，它們找食物的方法快速又高效，生物學家很快想到了它們的妙用——探路。

2000年，日本的生物學家中垣俊之最先開始讓多頭絨泡菌走迷宮。他們將多頭絨泡菌培養(yǎng)在迷宮的中心位置，在迷宮的起點和終點處放上它們喜愛的食物——燕麥，以此來勾引它們開始走迷宮。多頭絨泡菌不負所望，它們很快找到了迷宮兩端的食物，而且它們還給我們帶來了意外驚喜，這個迷宮中共有4條長短不一的路通往兩端的食物，所有的多頭絨泡菌最后都選擇了最短的一條。

用多頭絨泡菌做城市道路規(guī)劃

實驗結(jié)果出來后，引起了更多人的興趣，這樣簡單的生物還會選擇最短、效率最高的路線嗎，它們是怎么做到的呢？

2010年，中垣俊之讓多頭絨泡菌制作了一份東京鐵路的“設計稿”。研究員制作了一個東京市形狀的大盤子，將多頭絨泡菌飼養(yǎng)在里面。用一塊最大的燕麥塊代表東京站的位置，35塊小燕麥代表東京鐵路經(jīng)過的35個車站，放在對應的位置。他們還給多頭絨泡菌設計了“路障”，因為它們不喜歡光照，研究員在代表真實城市的山川和河流的位置放置了小燈泡，告訴它們要避開這些地方。

起初，多頭絨泡菌向四面八方前進，緩慢探索新領(lǐng)地。十幾個小時后，它們搞清楚了食物的所有位置，開始優(yōu)化路線，例如燕麥之間的直線道路更加“擁堵”，而一些彎路越來越“人煙稀少”。大約用了26個小時，一個與東京鐵路網(wǎng)高度相似的設計稿就完成了。而且這份“設計稿”非常靈活多變，如果研究員“甲方”不滿意，只要改變燕麥片的位置或者增減數(shù)量，多頭絨泡菌們也能在一天內(nèi)重新“設計”一份新的路線圖。

多頭絨泡菌在迷你“東京市”里能很快找到最合適的路，如果范圍擴大到全球呢，它們會怎樣擴張？英國西英格蘭大學的安迪·亞達馬斯基教授做了實驗。

安迪用瓊脂做了一個小地球，并且仿照地球地形將表層瓊脂切割成海洋、大洲和湖泊，營造一個高低不同的地表。接著將燕麥片撒在如首爾、東京和倫敦等人口最密集的城市所處的位置，將多頭絨泡菌安置在北京所在的位置。

多頭絨泡菌花了一周多的時間占領(lǐng)了所有的“城市”。它們從北京出發(fā)，首先覆蓋了首爾和東京，此后，它又逐漸向香港“殖民”，同時分出一個分支延伸到印度尼西亞和澳大利亞區(qū)域，主干線則穩(wěn)定地從越南河內(nèi)向英國倫敦推進。多頭絨泡菌再一次做出了與人類相同的選擇，它們的整段“殖民”路徑與絲綢之路及部分亞洲高速公路有高度的重合。

這下大家終于相信多頭絨泡菌確實能找路了，它們找到的路與我們重復勘測、反復設計的路幾乎一致，省力又高效。在找路的過程中，多頭絨泡菌會不斷留下標記路線“能否通行”的化學物質(zhì)，這樣找到最高效的新路后，后來者會通過識別“前人”留下的標識而自發(fā)選擇這條最合適的路。

歡迎入住模擬城市

多頭絨泡菌具有這樣高效的擴張能力，如果它再擁有強大的生存能力，會不會最終占領(lǐng)全球呢？好在它的生存能力并不強，它厭惡光照，不能生存在干燥的地方，因此它只能龜縮在陰暗處，不過如果我們給它們建造一個模擬城市，也許會有大用處。

2014年，非洲爆發(fā)了埃博拉疫情。隨著病人的增加和感染范圍的擴大，美國民眾感到更加恐慌，于是美國國防部要求工程師建立模型，預測疫情的發(fā)展趨勢。工程師花了7個多月的時間建立了一個數(shù)學模型，這個模型使用了大量數(shù)據(jù)并參考了人們的行為模式，包括人口數(shù)量、感染率、醫(yī)療保健系統(tǒng)、人口分布、經(jīng)濟和社會交往趨勢、旅行行為，甚至葬禮儀式等文化行為。它預測說，如果不加以控制，埃博拉病毒將會感染140萬人。醫(yī)生和科研人員設計了許多阻斷傳播的措施，它也可以預測這些措施的有效率。據(jù)此人們選擇了模型推薦的最優(yōu)措施，即隔離病人和掩埋尸體。最后，感染人數(shù)控制在了3萬人左右。

這種利用大數(shù)據(jù)建立模型來預測各種情況的方式已經(jīng)被廣泛應用。可是，花費7個多月的時間設計的模型，僅能用于一次疫情的預測，這個效率是不是太低了呢？我們能不能建造一個更好的模型，比如居住著多頭絨泡菌的模擬城市？

那么怎樣模擬呢？其實方法跟前文的實驗很類似，在多頭絨泡菌生存的培養(yǎng)皿中，對應現(xiàn)實生活中合適的避難所的地方放置燕麥片，用燈光模擬途中的艱險，再以培養(yǎng)基的地勢高低和干濕程度變化去模擬現(xiàn)實環(huán)境的地勢和經(jīng)濟條件等各項因素。最后利用多頭絨泡菌討厭食鹽的習性，在它們的聚居地撒上代表病毒的食鹽，觀察它們的逃離路線和目的地。這樣，根據(jù)多頭絨泡菌遇到鹽粒時的逃離路線，科學家就可以猜測某地發(fā)生疫情時，人們可能的逃避路線和下一個疫情爆發(fā)地。依此，我們可以更好地控制受災群眾的遷移區(qū)域，防止病毒進一步擴散。

同樣的模擬思路還可以用于交通事故的疏導，通過模擬事故發(fā)生地的周邊環(huán)境，再觀察多頭絨泡菌繞開鹽粒的路線，將能為我們規(guī)劃替代的交通線路和分流堵塞車輛提供新思路。

比起美國國防部預測埃博拉疫情的數(shù)字模型，多頭絨泡菌的模擬城市不僅搭建的時間短、成本低，只要改變各類條件的位置，它還能重復利用。而除了不能得到受災人數(shù)等具體數(shù)據(jù)外，多頭絨泡菌的避災路線與我們并沒有多大區(qū)別，我們據(jù)此采取的措施，也能取得奇效。

如果你也曾經(jīng)羨慕《神奇寶貝》的主人公小智擁有許多神奇的生物，那么你也去大自然中找找各種神奇的生物吧，也許你的第一只“神奇寶貝”會是能預測未來的多頭絨泡菌？