1700250169
[1]我以前的学校有几个有名的事件,其中之一是关于一个男生的,他那时候代表剑桥大学参加牛津大学的赛艇比赛。他作为舵手使得剑桥大学的长划艇直直撞上一艘驳船,然后带着整船队员一起沉了下去。事后他解释说,是因为那艘大驳船正好在他的盲点上。
1700250170
1700250171
[2]你知道吗?绝大多数的哺乳类动物(除了灵长类以外)的眼睛都没有调节功能,也就是说,不能调整眼睛从远处聚焦到近处。
1700250172
1700250173
[3]菊石大约和恐龙同时灭绝,所以在侏罗纪岩层中留下许多令人惊艳的螺旋状外壳。我最喜欢的一个菊石,位于英国西南方多塞特郡斯沃尼奇镇,嵌在一个令人望之晕眩的海崖边,那里即便对于攀岩老手来说也是梦寐以求却遥不可及之处。
1700250174
1700250175
[4]三叶虫眼睛进化的最后一步,并没有显示在图中。最后一步是复制现有结晶刻面来形成复眼。不过这不是什么难题,因为生命很善于复制现有的零件。
1700250176
1700250177
[5]我最喜欢举的例子是一种叫作Entobdella soleae的扁形动物,它的晶状体是由好几个线粒体融合而成的。一般来说,线粒体是大型复杂细胞的“发电厂”,可以产生我们生存所需的能源,而绝对毫无任何光学特质。甚至还有些扁形动物,就把线粒体聚集起来直接当晶状体用,连融合都免了。显然群聚在一起的细胞成分就可以折射光线了,而且好到足以带给生物某些优势。
1700250178
1700250179
[6]贝尔实验室的研究人员真正感兴趣的,其实是微棱镜的商业用途,他们想知道如何把它用在光学与电子仪器上。与其尝试用普通且有缺陷的激光技术去制作这种微棱镜阵列,研究人员决定以自然为师,用术语来讲就是“仿生”,让大自然帮他们想办法。他们的研究成果发表在2003年的《科学》上。
1700250180
1700250181
[7]英国普利茅斯海洋生物协会实验室的领导人埃里克·登顿爵士,在晚年的时候也讲过类似的忠告:“当你做实验得到很好的结果时,赶快在重复它之前先去好好吃一顿晚餐,这样至少你还享受了一顿大餐。”
1700250182
1700250183
[8]眼尖的人或许已经注意到,红色视锥细胞最大吸光值为564纳米,但这其实一点都不红,反而在光谱上介于黄绿之间。事实上,尽管红色看起来如此鲜明,但它其实完全是一个大脑想象出的颜色。当我们“看见”红色时,那是因为大脑没有接到来自绿色视锥细胞的信号,同时又接到来自黄绿视锥细胞微弱的信号,综合在一起做出红色的判断。这例子只是单纯告诉你想象力的力量。下一次当你女友和你争执关于两个浓淡不同的红色是否相配时,提醒她没有所谓“对的”答案,所以她一定是错的。
1700250184
1700250185
[9]所有的狗仔队都知道,镜头越大,拍得越清楚,这原理也适用于眼睛。反之镜头越小越不清楚,所以晶状体的尺寸会有最低限度,最低限度差不多就是昆虫复眼的一个小眼。不过这问题不只单纯取决于晶状体大小,同时还和光线波长有关。波长越短的光看到的分辨率越好。这或许就是为何现在的昆虫,以及早期的(小型的)脊椎动物,都可以看到紫外线,因为对于小眼睛来说,紫外线可以带来较佳的分辨率。人类因为有较大的晶状体,所以不需要看到紫外线,因而可以舍弃这一段在光谱上来说对眼睛有害的波段。
1700250186
1700250187
[10]细菌的视紫红质十分常见,它们的结构和藻类与动物的视紫红质十分相似,基因序列则和藻类的视紫红质有关系。细菌不只用视紫红质来感光,也用它进行某种形式的光合作用。
1700250188
1700250189
1700250190
1700250191
1700250193
生命进化的跃升:40亿年生命史上10个决定性突变 第八章 热血——冲破能量的藩篱
1700250194
1700250195
热血反应新陈代谢的速率,而新陈代谢速率反应我们的生活节奏。如果我们想知道自身快节奏生活的原因,就需要看到整个生命进化史,要看到极端气候其决定作用的时候。那时哺乳动物的祖先在地下气喘吁吁,恐龙正称霸一方。
1700250196
1700250197
有一首美国童谣这样唱:“你是一个火车驾驶员,时光从旁快速飞逝。”很多人可能还记得一些儿时情景,你或许曾坐在爸爸的汽车后座,感觉时光一分一秒过去,缓慢到让人抓狂,好像永远到不了终点。于是你不停地问:“爸!我们到了没呀?”又或许很多读者也还记得,曾担忧地看着自己的祖父母或父母渐渐年迈,举止缓慢像蜗牛,到最后坐在那里一动不动,数小时对他们似乎只不过数分钟。这两种极端是我们生活中会体验到的时间节奏。
1700250198
1700250199
你不需要是爱因斯坦,也能知道时间是相对的。不过爱因斯坦所建立的时间与空间定律,用在生物学上更让人印象深刻。英国著名主持人克莱门特·弗洛伊德曾说:“如果你下定决心戒烟、戒酒、戒女人,你并不会活得更久,只不过感觉活了比较久。”[1]但实际上儿童时感到的时光飞逝与老年时感到的时间蜗行都是真实的。这和我们的内在设定有关,也就是说,和我们的新陈代谢速率、心跳速率与我们细胞燃烧食物的速率有关。就算在成人也存在活跃的与懒散的差异。大部分的人都会慢慢改变新陈代谢速率。我们的行动渐渐趋缓,身体渐渐变胖,这些现象完全取决于新陈代谢速率,而每个人的速率都不同。两个人就算吃一样的东西,运动量也一样,但是在休息的时候所燃烧的卡路里量还是会不同。
1700250200
1700250201
不过恐怕没有任何差异,比热血动物和冷血动物两者新陈代谢速率的差异更大了。虽然我用的这几个词语,常让生物学家敬而远之,不过它们对大众来说却十分生动清晰,准确性一点不输那些拗口的专业术语,比如“恒温”或“变温”。我注意到一件令人好奇的事,就是在生物学里很少有其他特征如热血动物这般让我们感到自豪。比如在期刊或网络上,常常可见各种针锋相对的争论,争辩恐龙究竟是热血动物还是冷血动物,激烈程度根本无法用理性去解释。或许,对某些人来说这种区分,关乎我们生而为人的尊严,关乎我们对抗的只是巨大的蜥蜴,还是一种聪明狡猾、移动迅速的怪兽,以至于每天必须提心吊胆、绞尽脑汁才能存活。看起来,我们哺乳类对于过往那段悲惨岁月仍心怀怨恨,那时我们还只是毛茸茸的小动物,必须为躲避当时的头号猎食者而被迫蜷缩于地底。但无论如何,那也是1.2亿年前的事了,不论如何衡量都很遥远。
1700250202
1700250203
所谓热血动物讲的就是新陈代谢速率,也就是生命的节奏。热血好处多多,所有的化学反应,温度越高反应越快,维持生命的生化反应自然也不例外。在对生物有意义的温度区间里,大概0~40℃,生化反应在动物体内的表现有天壤之别。在这段区间里,温度每升高10℃,氧气的消耗量多两倍,按理来说就可以多提供两倍的耐力与力量。所以一个动物体温若是37℃,就比27℃的力量大两倍,就比17℃大四倍。
1700250204
1700250205
不过在很大的程度上,温度本身并没有太大的意义。所谓热血动物并不一定比冷血动物更热,因为大部分的爬行类都有一套吸收太阳能的办法,可以把它们的核心温度增加到和哺乳类与鸟类一样高。当然爬行类无法在晚上维持这样的高温,但是哺乳类和鸟类到了晚上一样需要休息。虽然它们也可在夜间降低自己的核心温度来节省能量,不过哺乳类与鸟类很少这样做,就算做了也降得不多(蜂鸟倒是经常处在昏迷状态以节省能量)。在这个节能减碳的年代里,哺乳类的行为恐怕会让环保主义者气得跳脚,我们的恒温器被定在37℃,不管需要还是不需要,一天24小时,一年365天,天天如此。其他替代能源想也别想,我们无论如何不可能像蜥蜴一样利用太阳能,我们永远只能利用内在的煤炭火力发电厂来生产大量热能,因此我们留下大量的碳足迹。哺乳类天生就是环保不良分子。
1700250206
1700250207
或许你会认为,哺乳类到了晚上仍然火力全开,是为了保持一大早就头脑清醒取得先机。但是蜥蜴将体温升高到可以活动的程度也花不了多少时间。举例来说,美洲的无耳蜥蜴在头顶有一个血窦,通过它可以很快地加热全身的血液。每天早晨无耳蜥蜴会把头伸出洞穴外晒太阳,同时张大眼睛保持警戒,看看有无猎食者,一有危险它们就会迅速缩回洞里。大概只用半个小时,就加热到能出外探险的程度了,这样开始一天的工作倒不失为一种惬意的方式。通常来说,自然进化不会只满足于一种功能。有一些蜥蜴头顶的血窦和眼睑连接,一旦被猎食者抓到,它们会奋力把血液射向猎食者,比如狗之类的动物,而这味道对猎食者来说,并不好受。
1700250208
1700250209
1700250210
维持体温的另一种方式就是体积。你不需要是一名去非洲打猎的猎人,就可以想象出,两张动物皮毛伸展开来铺在地上所盖住的面积大小。假设其中一张的长和宽都是另一张的两倍,这样一来比较大的那只动物盖住的面积,就会是较小的四倍(2×2=4),不过它们的体积会差8倍,因为它的高度也会比小的那只大两倍(2×2×2=8)。也就是说,长宽高各增加一倍,表面积与体积的比就减少一半(48=0.5)。假设每千克的重量都会产生相等的热量,大型动物会因为更重,所以产生较多的内在热量。[2]同时它们散热也会比较慢,因为它们的表面积相对较小(体积与表皮相对大小)。所以动物越大体温越高。按这种趋势,冷血动物也可以和热血动物一样热。好比说像短吻鳄,严格地来说算是冷血动物,但是它可以长时间维持接近热血动物的体温。就算它在晚上只产生很少的内在热量,但一夜过后核心温度也只下降了几摄氏度而已。
1700250211
1700250212
很多恐龙都可以轻易地超过这个体积临界值,让它们和热血动物几乎一样,特别是在那段美好的远古时期,气候温暖舒适,整个地球上的生物都过得十分惬意。那段时期没有冰河,大气中二氧化碳的浓度是现在的十倍左右。换句话说,根据以上讨论的简单物理条件我们就可以知道,不管恐龙的代谢状态如何,它们都可能是热血的。就算对巨大的草食恐龙来说,如何散热恐怕也比如何产热更加麻烦。它们有些具有奇特的解剖构造,比如剑龙的巨大背板,或许次要功能就是散热,这和现在大象的耳朵差不多。
1700250213
1700250214
如果事情就这么简单,那么恐龙到底是不是热血动物就没有什么好争议的了。根据上面的狭义定义,恐龙当然是热血动物,或者至少有很多恐龙是。对于那些喜欢卖弄学术咬文嚼字的人来说,这叫作“惯性内热”。恐龙不只可以持续维持体内高温,它们甚至和现代哺乳类一样,可以靠燃烧碳来产生内在热量。所以,到底是根据哪种定义,认为恐龙不是热血动物?不过或许依然有一些恐龙能满足定义,我晚一点会解释。这种定义关乎哺乳类和鸟类热血的独特性,现在让我们回头去看看小型动物,看看那些低于“热血临界值”的小动物是怎么一回事。
1700250215
1700250216
想想蜥蜴吧。根据定义,蜥蜴是冷血动物,也就是说,蜥蜴在晚上无法维持体内温度。鳄鱼之类的动物或许还可以,但是体积越小的动物就越不可能维持体温。其他如毛发或羽毛之类的保暖装备,充其量只能起到一点补充作用,而且有时候甚至会阻碍动物从环境里吸收热能。所以如果你帮蜥蜴穿上一件毛大衣的话(不消说,严谨的科学家早就试过了),蜥蜴只会越来越冷,因为它既无法顺利从太阳吸收热量,也无法在体内产生足够的热量。这和哺乳类或鸟类非常不同,也将带我们找到热血的真正定义。
1700250217
1700250218
哺乳类和鸟类比起相同体积的蜥蜴来说,可以多产生10~15倍的内在热量。不管外在环境如何,热血动物都会持续产热。如果你把蜥蜴和哺乳类动物放在一个令人窒息的炎热环境中,哺乳类动物仍然会一直产生10倍于蜥蜴的热量,甚至有害也不会放弃。因此哺乳类需要透透气,它需要喝水、泡水,它会气喘吁吁,它会找块阴凉乘凉,要扇风,喝点鸡尾酒,或打开冷气。而蜥蜴呢?它只会舒舒服服地待在那里。无怪乎蜥蜴或者大部分的爬行类,都可以在沙漠里混得很好。
[
上一页 ]
[ :1.700250169e+09 ]
[
下一页 ]