動(dòng)物界的農(nóng)學(xué)家

布賴恩·漢德韋克

科學(xué)家們漸漸揭示出其他物種積累了數(shù)千萬年的農(nóng)業(yè)知識(shí)。

每屆學(xué)生大概都學(xué)過，大約在1.2萬年前，定居農(nóng)業(yè)的出現(xiàn)是人類社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中的一場(chǎng)重大變革。那時(shí)，我們的祖先通過馴化野生動(dòng)植物建立起了可靠的食物供給鏈，隨之而來的便是一座座城市逐漸興起，先進(jìn)的文明與文化開花結(jié)果。我們堅(jiān)信，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是讓我們與眾不同的原因之一。

然而，事實(shí)證明我們并不是那么特別。和有的物種比起來，我們?nèi)祟惼鸩教砹?。早?500萬年前，也就是恐龍滅絕后不久，螞蟻就開始培植菌類。一塊2500萬年前的巢穴化石證明，食菌小蠹和白蟻千萬年來也在培植類似的作物。雀鯛科的魚類種出了水藻菜園，而有的螞蟻甚至發(fā)展出了一種飼養(yǎng)蚜蟲和粉蚧的畜牧業(yè)。

昆蟲學(xué)家特德·舒爾茨是史密森尼國家自然歷史博物館“螞蟻實(shí)驗(yàn)室”的領(lǐng)頭人。他說：“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是動(dòng)物世界里反復(fù)進(jìn)行的活動(dòng)，而我們?nèi)祟惒贿^是其中一種動(dòng)物?！?/p>

舒爾茨與人合編了《人類農(nóng)業(yè)與昆蟲農(nóng)業(yè)的趨同進(jìn)化》一書。這本書探究了人類農(nóng)民和非人類農(nóng)民之間極其有趣的相似之處，也指出了我們可以向其他從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物種學(xué)習(xí)什么。

| 其他物種的務(wù)農(nóng)方法和我們的一樣嗎？|

一只白蟻用它咀嚼過的食物培植菌類，這和人類農(nóng)民給大豆田施肥是一回事嗎？螞蟻從粉蚧身上抽取甜甜的分泌物，這是不是類似乳牛養(yǎng)殖？舒爾茨從自然界中另舉一例來解釋種種相似之處——他說，蝙蝠的翅膀和鳥的翅膀并不完全相同，但兩者同為翅膀。

“這種相似性并非出于偶然?！笔鏍柎膹?qiáng)調(diào)說，“原因在于，蝙蝠和鳥要解決同樣的問題。從這層意義上來看，農(nóng)業(yè)同理。你沒有選擇出去找東西吃，而是自己種植食物?！?/p>

每個(gè)物種的農(nóng)民都要開墾土地、種植莊稼、除草抗蟲，最終收獲勞動(dòng)成果。每遷新址，農(nóng)民都會(huì)抱著當(dāng)初白手起家的老一套，從頭再來。

圣路易斯華盛頓大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家瓊·施特拉斯曼說：“我非常喜歡一只螞蟻叼走產(chǎn)卵期粉蚧的畫面。這只粉蚧個(gè)體會(huì)漸漸發(fā)展出一個(gè)完整的粉蚧種群。”

或許最為重要的是，人類農(nóng)民和其他物種的農(nóng)民都曾將野生動(dòng)植物馴化成依賴農(nóng)民生存的新物種。

在倫敦大學(xué)學(xué)院研究農(nóng)業(yè)起源與演變的多利安·富勒表示，農(nóng)業(yè)從根本上說是一種共生關(guān)系，由兩個(gè)物種共同進(jìn)化而來——其中一個(gè)物種在促進(jìn)另一個(gè)物種生長的同時(shí)，以之為食。富勒說：“從這層意義上來看，人類和昆蟲的行為是一樣的?！?/p>

在整個(gè)美洲大陸和加勒比海地區(qū)，生活著約240種培植菌類的螞蟻。它們集體外出覓食時(shí)搜集的不是食物，而是肥料。在培植菌類的螞蟻中，切葉蟻可以稱得上是進(jìn)化程度最高的，它們成群結(jié)隊(duì)地將搜集來的細(xì)小植物碎片帶回位于地下的菌類種植園。螞蟻培植可食用菌的規(guī)模能達(dá)到工業(yè)量級(jí)。它們將可食用菌隔絕在不利于野化的小氣候中，使其產(chǎn)生遺傳隔離。生長在螞蟻種植園里的菌類已然相當(dāng)適應(yīng)不同于野外的共生環(huán)境，它們的生存完全依賴螞蟻農(nóng)民的勞作。

正如螞蟻和它們培植的菌類，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物種大多與它們培植的作物一起經(jīng)歷了無數(shù)代的基因進(jìn)化，所以一方能完全依賴另一方。然而，要問究竟是哪個(gè)物種驅(qū)動(dòng)了這種共生關(guān)系，有時(shí)可能會(huì)引起爭議。比如，螞蟻的行為和生活方式已完全依賴于培植和食用菌類，而這種關(guān)系的影響遠(yuǎn)不止停留在行為層面。舒爾茨引用螞蟻基因研究的結(jié)果說：“你可以簡單地說菌類馴化了螞蟻，因?yàn)槲浵伒幕虬l(fā)生了改變。它們變得依賴菌類，而且很可能再也變不回去了。”

人類農(nóng)民無疑是我們?nèi)祟愞r(nóng)業(yè)體系中的主導(dǎo)物種，至少我們自己是這么認(rèn)為的。正如螞蟻培植的菌類，人類農(nóng)民種植的莊稼和馴化的動(dòng)物確實(shí)也受益于共生關(guān)系。小麥、水稻和玉米可能是世界上生物量最高的草本植物。雞大概是地球上數(shù)量最多的鳥類，而它們的祖先原雞只在少數(shù)幾個(gè)棲息地存活了下來。

富勒說：“根據(jù)達(dá)爾文的學(xué)說，經(jīng)過馴化的物種獲益頗豐。你大致可以理解為是它們?cè)隍?qū)動(dòng)共生關(guān)系?！钡?，經(jīng)過馴化的農(nóng)作物卻需要人類的參與來維持共生關(guān)系，而人類握有選擇權(quán)。“如果人類停止種小麥，那么小麥就無法自我繁殖?！备焕战忉尩馈?/p>

古代農(nóng)業(yè)遺址一再向我們展示出這種情況——人類選擇棄種某個(gè)作物品種，改種其他品種，最終導(dǎo)致原來的品種滅絕。這也是非人類農(nóng)民根本考慮不到的情況。

富勒說：“真正的區(qū)別在于，人類一旦轉(zhuǎn)向某個(gè)農(nóng)業(yè)文化體系，就會(huì)開始大量馴化物種?！比祟惖幕虿]有和特定的農(nóng)業(yè)體系綁定，因?yàn)槿祟愞r(nóng)業(yè)經(jīng)歷的是文化演變，而不是基因進(jìn)化。

我們種植并食用許多種食物。小麥也好，山羊也好，每個(gè)經(jīng)過馴化的物種發(fā)揮著不同的作用，有的提供蛋白質(zhì)，有的提供油脂或紡織原材料。非人類農(nóng)業(yè)中的共生關(guān)系不同于此，除了幾個(gè)有趣的物種外，多數(shù)的共生關(guān)系都是“一對(duì)一”的。

科學(xué)家在雀鯛科魚類種群中發(fā)現(xiàn)了一種極其罕見的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，這是已知的首個(gè)非人類脊椎動(dòng)物馴化另一物種的案例。奠眶鋸雀鯛在珊瑚礁上養(yǎng)殖水藻并以之為食。施特拉斯曼稱：“奠眶鋸雀鯛種在珊瑚礁上的水藻無法在其他地方生長，因?yàn)樗鼈兒苋菀讛〗o其他品種的水藻。”

此外，奠眶鋸雀鯛還會(huì)成群飼養(yǎng)糠蝦。游動(dòng)的蝦群用自己的排泄物給水藻施肥，有助于提高產(chǎn)量。反過來，奠眶鋸雀鯛也能保護(hù)它們的務(wù)農(nóng)好幫手糠蝦免遭其他魚類吞食。施特拉斯曼解釋說：“進(jìn)化出一種新特性很難，但捕獲具有那種特性的其他物種就容易多了。奠眶鋸雀鯛的例子就是這種情況。”

| 農(nóng)業(yè)為何存在，又為何如此少見？|

人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的誕生時(shí)間可追溯到2萬年前或更早。盡管少數(shù)幾個(gè)物種也從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，但比起自然界中的捕食者、食草者和采集者，它們的數(shù)量微乎其微。就算不是人類特有，農(nóng)業(yè)依舊極其少見。從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)并不單單與智力相關(guān)，比如海豚和很多靈長目動(dòng)物就不會(huì)務(wù)農(nóng)，而黏菌卻會(huì)培養(yǎng)細(xì)菌。

那么，為何特定物種會(huì)定居下來務(wù)農(nóng)呢？舒爾茨稱：“這需要大量意外事件同時(shí)發(fā)生才能實(shí)現(xiàn)，但出現(xiàn)這種情況非常罕見?！倍ň映蔀檗r(nóng)民的必定是會(huì)儲(chǔ)存、分配食物的覓食者。而能成為農(nóng)民所用的物種，必須天生適合被馴化，要在之后的數(shù)代間產(chǎn)生有利的基因變化。在整個(gè)過程中，適宜且穩(wěn)定的氣候條件也必不可少。

我們以采集狩獵為生的祖先就是沿著這條路，逐步改造周圍的生態(tài)系統(tǒng)，慢慢馴化對(duì)自身有利的雜草、水果和動(dòng)物。比如，經(jīng)過馴化的狗和鴨子往往愛在人類定居地周邊活動(dòng)。

非人類農(nóng)民通常也出自高度社會(huì)化的物種，它們相互交流、共享資源。在進(jìn)化過程中，昆蟲農(nóng)民分工種植作物，合力打造群體共有的食物來源，最終使所有個(gè)體獲益。斐濟(jì)的螞蟻以穗鱗木屬植物為食，它們用自己的排泄物為其施肥，然后播種新的作物。這種與生俱來的行為是漫長進(jìn)化史的產(chǎn)物。

我們?nèi)祟惖那闆r截然不同。舒爾茨說：“嬰兒生來不會(huì)務(wù)農(nóng)。人類農(nóng)業(yè)經(jīng)歷的是文化演變，這種演變比基因進(jìn)化快得多，可塑性也強(qiáng)很多?！?/p>

| 我們能從非人類農(nóng)業(yè)中學(xué)到什么？|

隨著人口激增、氣候改變，人類農(nóng)民需要更優(yōu)質(zhì)、更高效的農(nóng)業(yè)。我們能向有數(shù)千萬年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的物種學(xué)習(xí)什么呢？

非人類農(nóng)民不會(huì)刻意作出有利于可持續(xù)發(fā)展的選擇。然而，作為參與生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)化的一分子，無數(shù)代的進(jìn)化經(jīng)歷讓它們天生高效。“就我研究的螞蟻而言，經(jīng)過6600萬年的反復(fù)試驗(yàn)，我認(rèn)為它們從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方法早已得到優(yōu)化?！笔鏍柎恼f道。

有的螞蟻在自己身上培養(yǎng)細(xì)菌，再用細(xì)菌分泌出來的抗生素防治霉菌等有害生物。長久以來，這種共生關(guān)系的有效性已得到證實(shí)。細(xì)菌分泌出的抗生素似乎一直隨著霉菌的進(jìn)化而進(jìn)化，以此保證共生關(guān)系持續(xù)起效?；蛟S諸如此類的昆蟲農(nóng)業(yè)體系能孕育出比化學(xué)藥劑更有效的害蟲防治法？使用化學(xué)藥劑只會(huì)讓害蟲的抗藥能力不斷進(jìn)化。

無論是培植菌類的螞蟻，還是種植水藻的魚，非人類農(nóng)民都種植無性繁殖作物，即基因完全相同的作物。施特拉斯曼解釋說：“生物系統(tǒng)讓我們深刻地了解到，比鄰而生的植物克隆體長勢(shì)更好。”如果一片莊稼地里的作物基因相同，那么它們就無須競爭，也就不存在進(jìn)化壓力，這有助于提高產(chǎn)量。不過，這種共生關(guān)系非常危險(xiǎn)，因?yàn)閱螒{一種病原體就能輕而易舉地讓基因相同的作物滅絕。

為了防備上述風(fēng)險(xiǎn)，人類會(huì)促進(jìn)作物多樣化，但非人類物種似乎也能穩(wěn)穩(wěn)扛住風(fēng)吹雨打。它們長期種植單一克隆體，可這樣做的弊端卻一個(gè)也沒顯現(xiàn)出來，這是如何做到的？施特拉斯曼對(duì)此十分好奇。她說：“如果我們能找到減少莊稼地里物種沖突的方法，那么就能提高產(chǎn)量，但這是件非常復(fù)雜的事情?！?/p>

非人類農(nóng)民往往還在更大的生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)著自己的位置。

比如，切葉蟻發(fā)揮的作用猶如大型食草動(dòng)物。一個(gè)螞蟻種群的重要性堪比一頭奶牛，它們能消耗掉和一頭奶牛食量相當(dāng)?shù)那嗖莺蜆淙~。然而，螞蟻并不會(huì)像大型哺乳動(dòng)物那樣，將種群棲息地周圍的植被啃食殆盡。

螞蟻數(shù)量眾多，搜集的食物也多種多樣，但原因不止于此。棲息地周圍的動(dòng)植物不僅與螞蟻共同進(jìn)化，還發(fā)展出了對(duì)抗螞蟻的防御能力。例如，有的樹種在遭到攻擊時(shí)會(huì)分泌出特殊化學(xué)物質(zhì)，影響菌類的生長。舒爾茨解釋說：“只需要一天左右，螞蟻種植園的收成便開始減少。這時(shí)，螞蟻就會(huì)意識(shí)到自己該搬到別的地方覓食了?！?/p>

建立這種共生的依賴關(guān)系需要很長時(shí)間。不過，人類農(nóng)民漸漸也意識(shí)到不應(yīng)徹底改變周圍環(huán)境，融入其中才能獲益。混入了熱帶雨林物種的咖啡種植園，蟲害問題就比較少見。在北美大平原地帶的天然草原上零零散散地種莊稼，這種方法有助于提高產(chǎn)量，防止土壤侵蝕，種種好處，不一而足。

“人類正在不斷地發(fā)展各種農(nóng)業(yè)體系。希望每個(gè)體系都能更好地融入周圍環(huán)境?！笔鏍柎恼f道，“我們用來防治害蟲和雜草等東西的方案要多多遵循進(jìn)化原理。”

如果人類希望再務(wù)農(nóng)6500萬年，好讓自己達(dá)到螞蟻的專業(yè)水平，不如就從學(xué)習(xí)螞蟻如何與環(huán)境和諧相處開始，這或許能讓我們開個(gè)好頭。

[編譯自美國《史密森尼》]

編輯：馬果娜