超级英雄生物学:蜘蛛侠的蛛丝,在现实中也能这么强

超级英雄生物学:蜘蛛侠的蛛丝,在现实中也能这么强

首页休闲益智外星人黑蜘蛛英雄更新时间:2024-08-02

编者按:Shane Campbell-Staton是一名进化生物学家,他既喜欢看漫画,也喜欢研究不寻常的动物。现在他将两种爱好结合在一起,推出一个新播客,名叫“The Biology of Superheroes”,与同行Arien Darby合作推出的。这个播客用漫画角色来解释科学和技术构想。Staton最近接受了Nexus Media的采访,谈论自己的新项目,告诉大家他最喜欢的超级英雄是谁,还介绍了他的研究,Station想搞清气候变化对进化的影响。

采访实录整理如下:

问:你制作一个播客,谈论超级英雄生物学,是哪些超级英雄呢?

答:我们尝试从漫画世界提取角色,不限于英雄,还有其它来自科学小说的角色,有恐龙,有机器人,还有巨大的怪兽。我们以这些角色作为原型,探索事实与虚构的交汇点。

问:让我们说说蜘蛛侠吧,你的前两个播客主题谈的就是蜘蛛侠。

答:在漫画世界里,Peter Parker与其它超级英雄有一个不同点,他使用蛛网,这些蛛网成为个性的一部分。蜘蛛侠生成蛛丝的方式与蜘蛛是不同的,他必须以“工程方式”处理。

所以第一个问题是这样的:“他会以怎样使用蛛丝?”在我们的世界有许多种蜘蛛。如果想开发一种工具,你会走到真实世界,看看动物是怎么解决相似问题的。当科学家思考真实世界存在的问题时,这是一种很有效很流行的方法,这种方法叫作“生物衍生工程”。

当我们想到蜘蛛侠时,不由自主会思考一个问题:“蜘蛛网真的能像漫画所描述的那样强大吗?”如果我们研究一下丝的生物机械特点,答案应该是:“能。”实际上蛛丝比钢铁还要坚固。如果你将蜘蛛丝的尺寸扩大,像蜘蛛侠生成的蛛丝一样,就能支撑身体的重量,帮他抓住坏人。

问:那么闪电侠呢?

答:关于闪电侠,有一个情节相当重要:它可以在平行宇宙之间移动。有许多个宇宙,它们彼此稍有不同,在不同的宇宙内会有不同“版本”的超级英雄及其它角色。他们没有碰到过彼此,也看不见彼此,因为他们以“不同的频率振动”。闪电侠可以从一个宇宙跳到另一个宇宙,正因如此,他可以在所有DC漫画宇宙之间探索。

如果我们查看闪电侠的冒险历史,可以在大多平行地球中看到相同物种,你看到人类,这些个体来自不同的地球。说到多宇宙,你可能会这样问:“每一个地球都有45亿年的进化史,每一次都得到几乎相同的结果,为什么会这样进化呢?”

这是进化生物中一个很基本的问题:如果重新进化,每一次都会得到相同的结果吗?几十年来,有许多人不断研究这一问题。在真实世界的某些案例中,答案是肯定的。如果给予相同的环境挑战,在自然选择的驱动下,会进化出极为相似的物种。

从另一方面来说,也会有一些特例,比如鸭嘴兽。它有喙,有尾翼,这样就可以在水中游走,捕捉小龙虾、甲壳类动物。有许多动物的习惯和生活方式相似,但是没有一种像鸭嘴兽。

问:我们可不可以这样说:DC多宇宙是终极生物实验场?

答:是的。在真实世界中我们只有一个地球,但是科学家找到办法,在真实世界中重复实验。在某些案例中,他们会查看细菌在培养皿中是如何进化的。实验室里有许多培养皿,每一个培养皿代表一个宇宙。你可以给予某个进化谱系的细菌相同的挑战,看看它们能否找到相同的解决办法。当然,这样做没有闪电侠穿越多重宇宙那样酷,但是我们可以用相似的方法在真实世界重复探索进化的秘密。

问:你是怎样进入漫画书世界的?

答:实际上,我读漫画书的时间比较晚,当我在哈佛读博时才看漫画。在写论文的过程中,我慢慢重视起来。我需要一些类似“智力糖果”的东西,它可以让我从学术中解放出来。

我还记得,一天傍晚,我在哈佛广场散步,走过地下漫画书摊,在窗户内我看到一本漫画书,名字叫作《超人大战拳王阿里》。书的封面相当经典,拳王阿里面对超人,两人都戴着拳击手套,我当时想:“真想看看结局是怎样的。”超人与阿里在一个房间对峙,房间内有红色的太阳辐射,它将超人变成普通人,阿里吊打超人。这应该是我读到的第一本漫画书,简直入了迷。

我回到书店,又买了几本漫画书,当时我正在写论文,看漫画就像犯罪一样。读漫画时,我的脑子里冒出许多奇怪的问题。当漫画书中出现特定场景时,我会思考背后的生物意义。养成习惯之后,我在哈佛开了一门课,讲解超级英雄生物学。我谈论蝙蝠侠,谈论钢铁侠,谈论僵尸,谈论闪电侠及其它几个漫画角色。许多大学生从课程中学到一些经典理论,他们原本应该从生物课中学到的。这些探索最终变成了播客。

问:你研究动物是怎样适应环境变化的。在播客中,你有没有谈论气候变化?

答:在最新的章节中,我们谈论了“侏罗纪公园”,讨论了古代物种的复活。这是一个有趣的话题。我曾采访过Beth Shapiro,他是一名遗传学家,专注保护遗传学,研究古生物基因,我们当时讨论过一个问题:能否提取恐龙DNA?能否从灭绝的物种中提取基因,创造活生生的动物?讨论很有趣,但是最后的问题却是这样的:“我们为什么要这样做?”

如果不能复活恐龙,如果不能一边吃着棉花糖,一边看着恐龙,为什么要投资研究这样的技术呢?事实证明,相同的技术可以用来帮助保护物种,它们濒临灭绝,我们也许可以拯救那些因为人类活动走向灭绝的物种,让他们恢复生机。

我们刚刚听到消息,说最后一头雌性白犀牛死了。还有渡渡鸟、候鸽和黑足鼬也都快灭绝了。正因如此,我们才有了基因拯救的想法。我们可以修改物种基因,创造改进版基因,放进野生物种,让它们恢复活力,我们也许可以用同样的技术复活长毛猛犸象。

从7月开始,我就会前往加州大学洛杉矶分校,担任助理教授,在大学我教的第一门课程就与这方面的内容有关,涵盖进化、生物学、脑机界面、AI。

问:在研究时你最关心什么物种?

答:我本身是一名爬虫类学家,所以我主要关心爬行动物和两栖动物。最近的研究主要围绕一个问题展开:气候变化会给野生种群的外形和机能造成怎样的影响。去年我曾发表论文,谈论极地漩涡风暴的影响,2013年至2014年极地漩涡风暴曾经席卷东南部。

极地漩涡是北极气团的一种形式,它环绕两极旋转。当地球变暖时,两极升温的速度比中纬度快,这样就会导致气团更加活跃多变,从而将周期性的北极气团抛向中纬度地区,比如北美,使得天气变得极为寒冷。

2013年年末时,曾经出现极地漩涡风暴,我研究爬行动物的耐寒机能是怎样进化的,具体研究的对象是绿色变色龙蜥蜴,它们生活在美国,但是祖先来自古巴,那里非常暖和,热量比较稳定。我收集这些种群的耐寒数据,获得了基因表现数据,深入研究。

借用这一特殊事件,我想问:“在风暴幸存者中,真的出现了明显的自然选择迹象吗?”答案应该是肯定的。有一些幸存者抗寒能力明显比风暴出现之前强了不少。

问:有些人在谈论一个问题,气候变化的速度如此快,地球和动物们可能无法适应,听到你说在如此短的时间内发生这么大的变化,真是让人蛮惊讶的。

答:我认为,这一趋势越来越容易理解。当我们想到“当代进化”时,这个领域出现才几十年久。人类扰乱了环境,不只影响了生态、灭绝、基因流和物种分布,而且还影响了进化流程,关注这个问题的人越来越多。我们开始看到一些证据,发现全球的动物正在适应。

Jason Munshi-South在纽约市做研究,他研究的对象是老鼠,想搞清老鼠是如何适应城市环境的,他发现老鼠的食谱有明显的变化。城市老鼠吃了许多垃圾食品,也就是市民扔下的垃圾食品,如果是农村老鼠,吃草、种子、昆虫之类的东西会多一些。正因如此,城市和农村老鼠的消化基因会有不同。

污染也是一个重要因素。Andrew Whitehead领导的一个团队研究鳉鱼(Killifishes)是如何适应环境的,他发现在几个不同的时间鳉鱼曾经占据污染最严重的水域,为了化解污染水源对自身的危害,鳉鱼的基因出现了一些变化。

问:听起来我们似乎可以保持审慎的乐观。

答:当你听到有人说物种以可适应的方式进化时,你会认为这种进化是好事一件,但是我们并不能真正知道。当我们谈到自然进化时,总是有代价的:面临极端压力会造成大量的死亡,留下的个体适应能力更强,但是群体中许多基因会丢失,因为群体的种类会变得越来越单一。

能在极地漩涡风暴中生存,发生干旱怎么办?发生热浪怎么办?种族也许能很好适应此类事件,但是在另一类事件中却会死亡。我们并不知道。我们需要收集更多的数据,理解不同的选择压力会有怎样不同的结果,包括极端天气事件、都市化和污染的影响,在更长的时间段内确定谁能生存下来,谁会死亡,物种是怎样转化为濒危物种的,物种又是如何形成的,还要了解其它重要的生物时刻。

问:你最喜欢的超级英谁是谁?

答:我喜欢的超级英雄大多都是科学家。我喜欢蜘蛛侠。在漫威世界中,蜘蛛侠可以说是最聪明的人之一。Bruce Banner(绿巨人)也是我喜欢的,蝙蝠侠很经典,这个角色有深度、有历史,他的身上有黑暗的一面,这点在其它许多角色上看不到。

在以后的播客章节中,我们会探讨外星人、巨兽、机器人、AI及其它东西,探索背后的科学意义。我认为,将这些讨论带到真实世界是一件很重要的事。信息相当丰富,并不一定非要取自声誉卓绝的来源。只要我们拥有良好的心智,谈到梦幻创意(比如漫画超级英雄)时,能够将事实与虚构区分,那么当我们讨论更严肃的问题——比如气候变化——时,也许可以更好将事实与虚构区分。

编译组出品。编辑:郝鹏程

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