用一辈子研究蚂蚁社会的“当代达尔文”,去世了

圆的方块 / 2021-12-27 20:30:48




这是日历娘想说的话

生物学家爱德华•威尔逊(Edward O. Wilson)去世了,享年92岁。威尔逊是昆虫学界的泰斗级人物,主攻蚂蚁。他是第一个解开蚂蚁信息素沟通之谜的人,成为了法国科幻小说家维尔贝尔创作《蚂蚁联邦》的灵感来源。



跟他的学术造诣同样引人注目的,是他的渊博。在著作《社会生物学》中,威尔逊对于蚂蚁乃至所有动物的知识信手拈来,旁征博引,非常有趣。他还有一本介绍蚂蚁的专著,比砖头还要厚,重达3.4公斤。



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爱德华·威尔逊 | PLoS / Wikimedia Commons



威尔逊丰富的知识,是建立在自然界的丰富之上的。他的另一个研究重点就是生物多样性,并撰写科普书籍,呼吁人们保护生态,只有保持生物世界的繁复和丰富,人类才能有幸福的未来。



相比威尔逊的学术成就,给日历娘留下最深印象的,却是他对于世界的广大和丰富,那种出自心底的热爱,那种接纳万物的开阔的胸襟。他曾说,他最大的梦想就是来到一个全新的有生命的星球,了解并命名此地的万物,但不要只给他几年的时间,而要给他几世纪的时间。



如有爱德华·威尔逊的天堂,日历娘也想去逛逛。



“命中注定”的蚂蚁



16岁时,爱德华·威尔逊就想明白了,他要研究蚂蚁。



他从小喜欢研究动物,小时候生活在海边,被水母和鱼迷得不行,早早立下了成为生物学家的志向。但天意弄人。他有听力问题,听不到高频声音,因此青蛙之类叫得欢的动物,他研究不了。再有,7岁时的一次钓鱼,他不小心被鱼鳍刺瞎了右眼,仅靠一只眼睛无法立体成像,因此像鸟这种运动敏捷的动物,他也无法观察。



好在,上帝关了门,也会打开窗。威尔逊的左眼视力幸而超过常人,能让他观察到很细小的事物。听不清叫声,看不清运动,但超强的细节观察能力,让他的研究对象锁定在了昆虫。但世间昆虫也千千万万,该研究哪种呢?



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1991年的威尔森



1945年秋天,16岁的威尔逊开始严肃考虑起自己的未来。“必须选出一些能使我成为世界权威的昆虫。”首先排除蝴蝶,因为它们太有名了,已经有许多出色的学者在研究它们。蝇类看起来比较有希望,它们到处都是,而且种类繁多。虽然家蝇以及粪蝇败坏了双翅目昆虫名声,威尔逊却十分欣赏它们的利落身姿和悠闲态度。说干就干,威尔逊着手准备工具:瓶子、标本盒,以及一种特制的昆虫针。



天意再次弄人。



这种昆虫针,当时主要由捷克斯洛伐克制造。1945年,捷克斯洛伐克加入了苏联阵营,他再也买不到这种针了。于是,威尔逊将目光投向了蚂蚁。在过去的5000万年里,蚂蚁一直是地表上占压倒性多数的昆虫,分布在几乎每一寸陆地上。此刻,有至少1千万亿只蚂蚁生活在人类周围。就这样,威尔逊在16岁时确定了自己一生的研究对象。



年轻的权威与蚂蚁的复仇



自从打定了研究蚂蚁的决心,威尔逊真是什么都敢做。25岁,他与未婚妻分别,只身前往新几内亚的热带雨林转了一圈。为收集当地才有的特种蚂蚁,他忍受着酷暑、疟疾、水蛭、甚至还有不知名的杀人逃犯。



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Amblyopone属的蚂蚁有“吸血鬼蚁”的俗称,因为它会吸取幼虫的血淋巴,血淋巴和脊椎动物的血液相似,但不用来传递氧气,所以少量损失是可以被接受的 | Renato Robert / Wikimedia Commons



26岁,威尔逊从哈佛博士毕业,此间主要研究了蚂蚁的分类问题。“分类”绝不是简单的给生物贴标签。在当时,有权进行生物分类的人,往往是某一类物种的权威人物。他们需要透彻了解文献里有关该物种的一切,唯有如此,才能鉴定出选定的物种到底是哪种。一位分类学家,可谓是这类生物的“大总管”兼“发言人”。



作为已经胜任蚂蚁分类的人,威尔逊博士毕业没多久,就得到了哈佛大学的终身教职。但威尔逊的蚂蚁研究,却给哈佛带来一场“小灾难”。



20世纪60年代的一天早上,生物系一位研究员的移液枪不好使了,仔细一看,原来是一只蚂蚁堵住了枪头处的针管。这天午餐时分,许多教职工发现,在三明治和汉堡上,有一些黄色的小蚂蚁。“灾难”初露端倪。



当天下午,整个生物系室内的玻璃器皿、档案袋、笔记本中,都出现了黄色蚂蚁的身影。蚁群,正在经由大楼中的墙缝与管道,向四面八方散播。这种黄色蚂蚁,叫“法老王蚁(Monomorium pharaonis)”,是一种源自东印度群岛的入侵物种,能损害建筑,还会传播细菌。



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法老王蚁(又称法老小家蚁) | 高琼华 / 中国科学院昆明动物研究所



正如你想的那样,法老王蚁就是从威尔逊的实验室跑出去的。这种蚂蚁的生存和繁殖能力太强了,哈佛花了数年时间,才逐渐控制住了它们的规模。这一场“灾难”,被威尔逊戏称为“蚂蚁的复仇”。



怎样凑齐十万只蚂蚁?



随着科技的进步,人们的观察范围逐渐超脱出五感的局限,崭新的世界在科学家面前展开。生物学家们发现,大部分的动植物可以通过释放化学信号,来进行沟通。这些化学信号统称为信息素(Pheromone)。自然而然,威尔逊想知道,蚂蚁怎样使用信息素交流?



首先,通过解剖,他发现蚂蚁体内杜氏腺可能含有信息素。但是如何分析这些信息素的成分,却是个大难题——每只蚂蚁体内的关键物质只有十亿分之一克。当时,最先进的分析手段,可以鉴定百万分之一克的微量物质。换句话说,需要十万只蚂蚁才能凑足实验所需的最低剂量。



哪儿去找这么多的蚂蚁?此时,威尔逊的丰富经验起到了作用。有一种火蚁(Solenopsis invicta),当河水暴涨淹到蚁窝时,工蚁就会结成紧密的一团,浮在水面上,保护蚁后及幼蚁安全转移。于是,威尔逊开车来到盛产火蚁的南方乡间。这里简直就是蚂蚁们的“北上广”,整片草地上到处都是半人高的蚁窝(火蚁是危害很大的入侵物种,所以在此威尔逊可以合法合理地猎取它们)。



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火蚁结成的蚁团非常牢固,甚至镊子都不能把它们分开 | Scientific American / youtube



威尔逊的团队成员把蚁窝铲起,放进水沟中,蚂蚁过会儿都浮出了水面,抱成一团。大家赶紧用铲子,把这些蚂蚁球收集起来。当然,火蚁也不是吃素的,被它刺到,皮肤会像被火灼烧的痛。只要有机会,蚁窝里的每一只蚂蚁都想连续刺你十几下。在被火蚁叮咬的体无完肤之后,威尔逊终于收集够了材料,顺利成功完成了蚂蚁信息素的研究。



生物学的岔路口



进化生物学该走向何方?



通过蚂蚁的收集、分类和信息素的研究,威尔逊早已实现了他在16岁发下的心愿——成为生物学领域世界级的学者。然而,当他自觉走上人生巅峰的时刻,他所处的进化生物学领域,遭到了一次巨大的冲击。冲击来自一门崭新的学科——分子生物学。



分子生物学,顾名思义,是指在分子层面对生物进行研究。这一学科的奠基人与领军者是詹姆斯·沃森,诺贝尔奖得主,DNA双螺旋结构的发现者之一。



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发现双螺旋结构的詹姆斯·沃森(左)与弗朗西斯·克里克(右)  | Wikimedia Commons



年少成名的沃森,心高气傲,认为生物学必须转换成由分子及细胞所主导的科学,而且生物学还必须改用物理及化学语言来重写。沃森甚至认为,从前所建立的生物学中充斥着一批批“才智平庸之人”。分子生物学在短时间内取得了一系列重大的成果,而大获成功。几乎在一夜之间,生物学界人人口中必说分子、蛋白质、DNA。



面对新兴学科的强势,以威尔逊为首的进化生物学家们,可不打算臣服在这一群“连红眼蜻蛉和蝼蛄”都分不出来的“试管操作员”的手下。威尔逊等人的反击点在于:如果放弃个体、种群以及生态,去谈论生物学,无疑是一种“愚蠢”的方法。两派最僵的时候,在走廊里碰头沃森对威尔逊都不会打招呼。



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长结织叶蚁(Oecophylla longinoda)正在建造蚁巢 | Bernard DUPONT/ Wikimedia Commons



此时的分子生物学家信心十足,深信未来属于他们。他们的目的是:从分子到细胞再到生物个体,在微观的层面解决关于生命的科学问题,自下往上进行一场生物学的革命。那么,威尔逊的进化生物学,能带来什么突破呢?经过漫长的探索,威尔逊决定把生物学带到社会层面。



别人落水了,你救不救?



几十年来,在观察了数十种蚂蚁的生活后,威尔逊形成了自己最重要的学说——社会生物学。社会生物学,是威尔逊从进化的角度,来解释生物社会行为的学说。该学说的著名成就之一,是解释了“利他行为”。或者换一种说法:“别人落水了,你救不救?”



达尔文的进化论,核心是自然选择,其对象是生物“个体”。理论上自然界的所有生物都应该是自利的,也就是“别人落水,你不能救,这样你才能活下去”。但显然,这个说法是有违常识的。生物界充满了相亲相爱,甚至舍己为人的行为。



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巨猛蚁属的一种蚂蚁(Megaponera analis)正在搬运幼虫和茧。这种蚂蚁会舔舐受伤的同伴,帮助痊愈,而受伤太重的蚂蚁会主动“放弃治疗”,避免给同伴造成太大的损失 | ETF89 / Wikimedia Commons



为了解释这种利他行为,学者威廉·汉密尔顿,提出了“亲缘选择”(Kin Selection)理论:利他行为的目的,是确保有近似基因的个体能存活下去。也就是说,自然选择的对象是“基因”。



当别人落水,救不救要看血缘关系:

自己孩子落水,拼了命也要救;

叔叔或侄子落水,可能水不太深才会去救;

陌生人落水,自己在岸边喊救命。

亲缘越近,利他性越强。



威尔逊在某些方面,不同意汉密尔顿的观点。威尔逊认为:“亲缘选择”意味着我们要时刻“算计”着,看别人落入危险,先要查查他和自己的家谱,看看是不是血亲?为什么我们愿意为完全陌生的人帮忙,甚至付出生命——想想那些在前线战斗的士兵,或者在火场冒险的消防员,他们完全是在保护陌生人。



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矛蚁属(Dorylus)蚂蚁行进的轨迹。巨大的兵蚁在道路两旁保护 | Mehmet Karatay / Wikimedia Commons



为了解释这一现象,威尔逊通过研究蚂蚁的社会行为,构建了数学模型,并为“利他行为”提出了另一种解释——“群体选择”(Group Selection)。自然选择的对象不是达尔文的“个体”,也不是汉密尔顿的“基因”,而是生物“群体”。利他行为的发生,是为了确保自己所处的“群体”活下去。



他也用实验证据,支持这一模型:把一些分属不同谱系的蚂蚁,从小放在一个蚁巢里养大。这些毫无亲缘关系的蚂蚁之间演化出互帮互助和奉献精神。也就是说,开启蚂蚁利他行为的,不是基因,而是群体的共同成长。



群体选择理论虽然不是威尔逊首创,但他成功通过数学与实验的方法,论证了其合理性。当下,“亲缘选择”与“群体选择”在学界仍没有定论。但威尔逊的理论,无疑给回答这一问题找到了新的科学视角。



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长结织叶蚁(Oecophylla longinoda)齐心协力,把叶片拉扯到一起,作为蚁巢的基础。| Sean.hoyland / Wikimedia Commons



威尔逊进一步把相关理论扩展到了人类,从社会生物学的角度,他解释了人类的社会分工、亲缘关系,阶层,两性分工、亲子关系、部落主义、民族国家等等。简单来说,威尔逊重新解读了“人性”。



当然,研究一旦触及“人性”,往往会引起巨大的反弹:有人认为威尔逊的学说为种族主义提供了土壤,也有人反对仅仅从蚂蚁、蜜蜂这样的“低等动物”来推论人的行为。曾有137位科学家联名反对威尔逊的学说;在一次公开演讲时,反对者甚至还泼了威尔逊一身冷水。



面对反对的声音,威尔逊早做好了准备。作为一名科学家,他觉得自己有责任去“思考一些宏大的问题”,“(为人类建立)全面、正确的自我认知”。回看威尔逊的研究生涯,他认真研究了蚂蚁的一切,在此基础上,他还想窥探一些生命的奥秘。无论正确与否,威尔逊已经为我们重新认识人类自身,提供了一种可能。



暮年



几年前,威尔逊在自家花园接受采访。



记者还没来得及说话,耄耋之年的威尔逊,附下身,捡了一只蚂蚁,并喃喃自语:“我得先找个小瓶子把它装起来,研究一下。”



就像16岁时那样。



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威尔逊自传中的一段话



作者:圆的方块

编辑:Yuki



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精选留言

霓虹爆米花
浪漫又伟大的老爷子。

何y汐ᥬ🐣 ᭄
他!
活得真幸福!

Chris Leo
要不要这么巧???昨天考研英语专业课就考了他?!

无岸
真”蚁人“

陆战队
哇😭 给年轻科学家的信,真的是科研的启蒙教育书

金逸伦 Alan
瑞士生物学家Wilson edwards?

黑钛锅🍳
很羡慕这位很早就知道自己的人生方向的科学家

王薇
上个月刚买了再版的《社会生物学》……
已无更多数据







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