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毛毛虫的故事发生在1993年。我居住在一个绿树成荫的城镇，那一年，对于蒙大拿州西部的一个山谷来说秋天似乎比往年来得早了一些，因为往年8月中旬时开始刮寒风，劳动节之后不久，棉白杨的叶子才开始变色，万圣节前夕的第一场大雪经常让人们很扫兴。但是1993年却不一样，当时是6月份，却像是到了秋天，树叶纷纷下落。5月份的时候这些新鲜嫩绿的树叶开始萌芽，逐渐伸展；然而一个月之后，却消失了。树叶还没来得及体验季节的自然韵律，还没有变成黄色，没有飘落，没有像秋天里那些带有植物芳香的覆盖物一样被堆砌在水沟里。这些树叶都是被吃掉的。
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就像是圣经旧约《出埃及记》中的瘟疫一样，大量令人讨厌的毛茸茸的幼虫突然出现，吃光了这些树叶。这些贪吃树叶的虫子用拉丁双名法命名被称为Malacostoma disstria，而在当时我们镇上的居民很少知道这个名字，我们使用的是另外一个名字。
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“是天幕毛虫吧，”当地报纸不太确定的情况下做出这样的报道。“是天幕毛虫”，该县推广服务中心的农业技师们在回答关注此事的民众每天打进的几十个电话时，也是这样答复的。电台也说是“天幕毛虫”。不久之后，人们都聚在人行道边反复地议论着“天幕毛虫”。喧哗之中，忙着议论天幕毛虫的人们没有注意到这些特别的“天幕毛虫”并未搭建过“天幕”。它们只是群聚在一起，一同行进，密度非常大，就像是坦桑尼亚西北部塞伦盖蒂平原上的牛羚一样。其常见全称（其官方用词不当？）为森林天幕毛虫，一种与天幕毛虫有密切关系的虫子，西部天幕毛虫（拉丁双名法名称为Malacosoma californicum）确实会吐丝织成像帐篷一样的茧。人们对这些昆虫学的微妙之处并不感兴趣，人们只是想知道，怎样做才能在它们将市区树木啃成光杆之前，消灭掉这些可恶的家伙。
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它们太了不起了，只是做法很可恶。并非每棵树都被啃光，但大多数都是如此，尤其是那些高耸在人行道两侧的老榆树和绿色的水曲柳，拱形的树篷掩映着附近的车道。这一切发生得太快了。毛毛虫吃树叶的时间大多集中在大白天或是傍晚，到后来，在6月份凉爽的夜晚，当人们站在大树下时，就能够听到毛毛虫粪便顺着树叶倾泻而下的窸窣之声，就像是远处灌丛火灾发出的噼啪声。每天早晨，人们都会看到罂粟种子大小的小粪球将人行道铺了厚厚的一层。偶尔一只孤独的毛毛虫会吐出细丝垂降下来，在你眼前来回晃荡，像是在嘲弄你。赶上哪天下起了寒冷的毛毛雨，冷得让毛毛虫感到不舒服，人们就会发现这些毛毛虫和蔼可亲地盘坐在树干的高处或是树杈处，每处都有成百上千条毛茸茸的灰色躯体，像挤在一起抵御北极风暴的麝香牛一样。有些人周末离开之前会将自家的草坪修剪整齐，一切都看似很好，当人们再返回家的时候，却发现树叶已经落光。人们爬上梯子用喷雾瓶向毛毛虫喷洒带有肥皂的洗碗水。人们用细菌迷雾或是肮脏长链分子化学制品来对付毛毛虫，而这些做法都是当地园艺店的员工给出的不同的杀毛毛虫的方法，而这些人和我们一样懂得不多。园艺店职员想要消灭这被称为特警队的毛毛虫们。所有的这些措施往好了说是作用不大，往差里说就是只有毒却无效。这些毛虫继续啃食树叶。当发现这些毛虫可能要从那些被摧毁的树转移到健康的树株上寻找更多的食物时，人们试图通过在树干上捆绑带有黏性物的障碍来阻止毛虫通行。这种做法是毫无意义的（后来我才听说，天幕毛虫幼虫阶段通常不在它孵化的那棵树上度过）却反映出人们的绝望情绪。我观察过我隔壁的邻居苏珊，她就是使用这种方法来帮助自家门前的两棵巨大榆树来抵御毛虫的侵袭，每棵树上都在齐腰的高处捆扎了一条喷有胶水的带子，当时我也认为是一种合理的做法。但这么做，一条毛虫也没逮到。
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毛虫陆陆续续地爬来。它们有自己的方式，就是大量毛虫一同出行，伴随着其不屈不挠的进程，毛虫对树木的侵扰也在继续。它们爬过人行道时，人们都会措手不及地踩到它们，最后街道上有很多毛虫都被踩得粉碎。它们不断地吞噬树叶，不断成长，脱掉箍在身上的老皮后继续成长。它们在树枝上爬上爬下，覆盖全城，把我们的树木当成芹菜吃。
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最终，它们停止啃食。此时，它们的体积已经增大到了极致，并已度过毛毛虫的幼年期，现在为自己的发育期做好了准备。之后，它们开始吐丝将自己封闭在由树叶包裹的虫茧中为变形做短暂休息，几周之后棕色的小飞蛾就会破茧而出。毛虫吃树叶时发出的爆裂声消失了，光秃秃的树梢也恢复了平静。毛毛虫，就毛毛虫本身而言，都不见了踪影。但是，大量的传播疾病的昆虫却依旧潜伏在我们头顶的大树上，像是一种对未来暗淡的预感，而现在几乎是看不到的。
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生态学家将这种事件称为生物数量大暴发。
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这个词的使用比疾病暴发的意义更为广泛。你可以把疾病暴发看作是生物数量大暴发的子集。广义上讲，暴发这个词适用于任何单一物种在数量上大规模的、突然地增长的情况。这种暴发会在某些动物中发生，而不会在其他动物中发生。旅鼠经历过这种暴发，水獭就没经历过。有些种类的蝗虫、家鼠、海星就经历过这种暴发，而其他种类的蝗虫、家鼠、海星就没有经历过这种暴发。啄木鸟和密西根狼獾的数量大暴发都是不可能的。鳞翅目类昆虫（飞蛾和蝴蝶）中包含一些值得注意的数量大暴发群体——不仅包括几种天幕毛虫还包括舞毒蛾、毒蛾、落叶松芽飞蛾以及其他一些蛾虫。虽然这几乎是鳞翅类昆虫的一般法则，但以上仍属例外。在林间居住的各个种类的蝴蝶和飞蛾，大约有98%一直保持着相对稳定的数量且密度较低；仅有2%曾经历过数量大暴发。什么使得一种昆虫或是一种哺乳动物或是一种微生物出现数量大暴发的现象呢？那是个复杂的问题，专家们也一直在寻找答案。
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一位名叫阿兰·A·贝里曼（Alan A. Berryman）的昆虫学家曾在多年前撰写学术报告论述过这种情况，报告的标题是“生物数量大暴发的理论和分类”。阿兰是从基本原理开始写起的：“从生态学的角度看，生物数量大暴发可以定义为在相对较短的时间内某一特殊生物突然大规模增长。”以同样温和的语调，他继续指出：“从这个角度看，地球上最为严重的一次生物大暴发是智人数量的大增长。”当然，贝里曼是在暗指人类增长的比例和规模，尤其是过去几个世纪中。他知道自己会遇到挑衅。
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但是数字可以证明他是对的，贝里曼写报告的时间是1987年，当时世界人口数量保持在50亿。农业出现后人口增长乘以的系数大约是333。黑死病暴发之后，计算人口数量时需乘以14，查尔斯·达尔文出生时需乘以的系数为5，在阿兰·贝里曼生活的时代人口是成倍增长的。呈现在坐标图上的增长曲线酷似埃尔卡皮坦山的西南面一样陡峭。另外一个理解方式就是：从人类物种起源之时（大约20万年之前）到1804年，人口数量增长至10亿；从1804年到1927年，又增加了10亿；到1960年时，人口增加到了30亿；每隔13年人口的净增长就是10亿。到2011年10月份，人口数量达到了70亿这一界点，之后人口数量很快超过这一界点，就像是人们路过公路边“欢迎来到堪萨斯州”的标志一样。那就意味着许多人的出生都符合贝里曼提到的“在相当短的时间内”“爆炸性增长”。最近几十年的人口增长率确实已经下降，但仍高于1%，这就意味着每年增长的人口数为7 000万。
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因此我们人类是哺乳动物史上独一无二的数量剧增的种群。化石记录显示没有巨型动物（这里指的是比蚂蚁或是南极磷虾体积大的动物）的数量达到现在地球上人类的数量。全人类的总重量达到了7 500亿磅。各种不同种类的蚂蚁合计在一起能达到一个更大的总质量，磷虾也是如此，但其他许多生物群体没有这么大的总质量。但人类仅是哺乳动物中的一种，而并非一群。人类是大家伙：体型大，数量大，总体重大。事实上，人类数量如此庞大，以至于杰出的生物学家（另一位专家）爱德华·O·威尔逊觉得有必要对这件事做一些知识性的探究。威尔逊提出：“现代人的数量超过60亿这个界点时，人类的数量已经超过了曾在地球上生存过的任何大型动物的生物量，达到100倍。”
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威尔逊说的是野生动物。他没有考虑牲畜，例如家牛（学名：Bos taurus），如今地球上有13亿。因此，人类数量仅仅是家牛数量的5倍（也许在总重量上稍差一些，因为每头牛在形体上都比人类大得多）。当然，没有人类，家牛不会超量这么多。家牛在饲养场育肥，在风景如画的地方吃草，而这风景如画的地方之前是野生食草动物的供养地。家牛总重量达到万亿磅，这仅仅是人类影响它们的另一种方式。它们是人类食欲的象征，因为人类总是饥饿。人类数量是惊人的，史无前例的，异常的。这个星球上从来没有任何灵长动物重量这么大。在生态学范畴，人类是几近荒谬的：形体大、寿命长，数量却多得出奇。人类出现了生物数量大暴发。
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这是有关生物数量大暴发的事情：它们已经结束了。有些生物数量大暴发是历经多年才结束的，另外一些会很快结束。有的生物数量大暴发是逐渐结束的，有的是轰的一下就结束了。在一些特定的案例中，大暴发结束后又重现，之后又结束，就好像遵循着一个相当有规律的时间表。每隔5~11年，某地的天幕毛虫及其他几种森林鳞翅类昆虫就会出现急剧上升或下降的循环。例如，英国哥伦比亚地区的天幕毛虫数量在1936年就曾出现过那种循环。大暴发的突然结束也极富戏剧性，并且在很长一段时间内显得神秘十足。什么可以解释这种突发的周期性衰竭的情况呢？传染性疾病是个可能的因素。事实也证明，病毒导致了森林昆虫数量大暴发。
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再回到1933年，毛虫攻击我们镇的那一年。我对这件事产生了兴趣，并做了一些研究。让我感到奇怪的是，像天幕毛虫这样的生物，其行为能力有限，有一套特定的自适性策略，却会在第一或第二个夏天惊人地繁殖，到第三个夏天时又几乎消失殆尽。周边环境并未发生急剧变化，但是某一物种在该环境中却发生了变化，为什么呢？天气变化无法解释这一现象，食物供应被耗尽也无法解释这一现象。我给县推广所打电话，不停地问接电话人这些问题，他的回答是：“我认为没有人能够解释清楚为什么你会成功与失败，它就是发生了。”
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因为那样的答复无法让人满意或是不具说服力，我开始阅读有关昆虫学的著作。这个领域的专家中有一位英国哥伦比亚大学教授叫作朱迪斯·H·迈尔斯（Judith H. Myers），他发表过几篇关于天幕毛虫的论文，并对昆虫数量大暴发这一现象做过综述。迈尔斯为解开谜团提供了一个解释。她在文章中写到，尽管物种数量增长受到很多因素的影响，循环模式“似乎暗示有一种容易被界定被量化的主导力量存在着。然而，这种推动力经证实却是具有出人意料的隐蔽性”。但是现在生态学家对此持怀疑态度。她在报告中也指出了这一点。迈尔斯描述了一种被称为核多角体病毒的病毒，统称为NPVS，它也“可能是人们寻找多时的森林毛虫数量周期变化的推动力”。野外调查已经揭示出，NPVS在森林毛虫数量大暴发的过程中已经完成了自身数量的大暴发，并像消灭致命的黑死病一样消灭了昆虫。
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多年来对这件事我思考的并不多。我们镇上天幕毛虫的数量大暴发结束是既安静又快，再回到1993年，第二年夏天没有出现毛幼虫。那是很久之前的事了。但写这本书的时候，我又想起了那件事，当时我正坐在观众席听一场关于生态学和传染病演变的学术研讨会。我们聚集在雅典的乔治。会议议程全部都是关于人畜共患病陈述，都是由该领域中前沿研究者以及最博学的理论家做出的，这也是这次大会吸引我的地方。会议的演讲涉及：亨德拉病毒及它是如何在果蝠身上显露出来的；猴痘的传播动态；还有至少四次关于流感的演讲。但是会议的第二天开始时却与第一天不同。我有礼貌地坐下，却发现自己被一位聪明、爱开玩笑的人所吸引，他叫格雷格·德怀尔（Greg Dwyer），一位来自芝加哥大学的数学生态学家，在讲述昆虫生物数量大暴发及其疾病时，来回踱着步，语速很快，不需要看笔记。
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“你们可能完全没听说过核多角体病毒，”德怀尔对我们讲到。自1993年之后，这个名字稍微有些变化，幸亏有天幕毛虫这个小插曲，幸亏有朱迪思·迈尔斯，我知道这个词。德怀尔描述了NPV对森林毛虫数量大暴发带来的毁灭性的影响。他特别提到了舞毒蛾（学名Lymantria dispar），这是另外一种褐色的小生物，对其数量大暴发及骤减，德怀尔研究了有20年。他提到感染NPV之后舞毒蛾的幼虫基本会被“熔化”掉。当时我没有记太多笔记，但是我确实把“熔化”这个词记在了我自己的黄色笔记本上。我也记下了引用自他的一句话：“数量稠密的种群易出现动物流行病”，做了几个一般性评价之后，格雷格·德怀尔继续讨论一些数学模型。喝咖啡休息的时候，我拦住他问是否可以找时间讨论一下飞蛾的命运以及人类大流行疾病的预期。他说，当然可以。
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两年之后，会面安排达成了一致之后，我到芝加哥大学拜访格雷格·德怀尔，他的办公室位于东57街生物楼一层。室内装饰有常见的海报和卡通画，这让整个房间充满活力。沿左边的墙上是一块长条的白色书写板。当时德怀尔已经50岁了，但看起来很年轻，像个温和的研究生，只是胡须已经花白。他当时戴着一副圆形的玳瑁色眼镜。穿着一件黑色T恤，上面印着奇异复杂的积分公式。公式上方印有：what part of 【方程式】（方程式的哪个部分），公式下面印有：Don’t you understand？（难道你不明白？）。这件T恤是个元笑话，他向我解释到。那天书一样的方程式是麦克斯韦尔（Maxwell）（英国物理学家和数学家）众多方程式中的一个。当然作为笑话的那部分是很多普通人根本不会懂的。至于元的部分我认为是麦克斯韦尔的方程式很著名，但也是众所周知很难懂，甚至是数学家也可能无法识别出来。明白了吧？
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我们俩在他桌子旁面对面的坐下，但是谈话刚一开始，德怀尔就突然站起来，开始在白板上绘画。我也站了起来，感觉离近点会帮助我看清楚他潦草的字迹。他画了一组坐标图，一条轴线代表一片森林中舞毒蛾的数量，另一条轴线代表时间，他解释科学家如何估量生物数量大暴发。两次数量大暴发之间，舞毒蛾数量稀少得让人无法察觉，相反在数量大暴发的时候，每英亩里都会发现成千上万的卵块。每个卵块大约包含250颗卵，这会产出大量的舞毒蛾。他又画了一幅曲线图，这是一幅描绘舞毒蛾连续多年数量增加、减少的变化图。这图很像中国龙后背上的那条线，向上拱起之后向下滑，之后又拱起又下滑。他还画一幅NPV（核型多角体病毒）的颗粒草图。反映出NPV如何将自己包裹起来免受阳光直射及其他的环境压力。每个蛾茧都是一团结实的蛋白质，呈现多面形（并由此得名），这其中包含许多病毒粒子，像散落在水果蛋糕上星星点点的樱桃。德怀尔又画了一些图，画图的时候他向我解释这种穷凶极恶的病毒是如何传播的。
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先前被传染病毒后死掉的毛虫，会在叶子上留下病毒包。一条健康的毛虫边爬边大口咀嚼，最终会将病毒包连同树叶一起吞下。一旦进入毛虫体内，阴险的病毒包会有秩序地打开，就像是分导式多弹头导弹在一座城市上空发射多个小型核武器一样。病毒颗粒分散开来，侵蚀毛虫的内脏细胞。病毒颗粒侵入到各个细胞核（又是因此得名），之后进行大量复制，细胞内产生新的病毒颗粒之后再进一步侵蚀其他细胞。“病毒在细胞间传播，最终感染大量细胞。”德怀尔说道。不久之后，毛虫基本上就是个会爬会吃的病毒包了，但还不会显出病态，它似乎不知道怎么算是病态。“如果它吃下够多的病毒包”，他接着说道，“它们会继续游荡继续吃树叶——但是大约10天、两周，有时甚至是三周长的时间之后，它便会溶化在树叶上。”他又用到了那个词，他在亚特兰大用到的那个词，既精确又生动：溶化。
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“其他的毛虫也遭受着同样的命运。”在身体机能完全停止运行之前，病毒几乎将其完全耗尽。在这个过程的最后阶段，毛虫体内的病毒颗粒开始簇拥在一起，由于缺乏食物，它们团在一起，躲在防护包中，日出日落，光阴流逝。此时的毛虫体内满是病毒，已被消耗殆尽，只剩下一张皮。这张皮是由蛋白质和碳水化合物组成的，很结实且富有弹性，接着病毒会释放出一种特定的酶将这层皮溶解，毛虫像水气球一样撕裂开来。“它们自己吞食了病毒，”德怀尔说道，“又被病毒撕裂喷溅在了树叶上。”每条毛虫都被分解，剩下的仅仅是带有病毒的污迹，但很快就会被下一条饥饿的毛虫大口吃掉，这是因为舞毒蛾数量大暴发致使其数量剧增。诸如此类。“另外一条毛虫出现，吃掉那片叶子，一周或是两周之后，”德怀尔说，接着又重复到，“这条毛虫也会被撕裂喷溅在树叶上。”
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夏天里，这种“喷溅”会出现在五到六代的虫子身上，导致五到六波的传播，随着数量的递增，病毒在毛虫群体中流传开来。以低流行率开始——5%的毛虫被感染，到第一个秋天时感染率会增长到40%。幸存的毛虫变成蛾子，之后交配，但其生存的场所仍混杂着核型多角体病毒，有些遗留下来的病毒包不仅沾满了树叶，也沾满了雌蛾的卵块。第二年春天，大部分卵化出来的毛虫都会感染病毒。传染病的发病率急速上升，并超过了前一年的水平，“下一年的发病率会更高，”德怀尔说。在两年或是三年间，这种棘轮效应“基本上消灭整个舞毒蛾群体”。
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毛虫都消失了，剩下的只有病毒。有时剩下的病毒非常多，他补充道：“你会看到这种灰白色的液体会顺着树皮往下滴。”下雨时，会从树上滴落泥浆状的液体，这是由溶解掉的毛虫和病毒组成的混合物，对此我当然是印象深刻。
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