大象和细菌受同一自然法则制约

珍妮弗·奥莱特+杨晓梅

乍一看，塞伦盖蒂草原成群的斑马和我们体内的细胞毫不相干。但是不是世间所有的生物背后都有一条隐含的逻辑，一套调节生物数量的普遍规律，不论生物形体的大小？

这种让人耳目一新的理论是著名生物学家肖恩·B.卡罗尔在他的新书中提出的，书名是《探寻生命的工作机制及重要性》。美国知名科技博客 Gizmodo最近就这一复杂理论约访了卡罗尔。

Gizmodo：您怎么会想到写这样一本书？您本来是和家人去坦桑尼亚的塞伦盖蒂草原旅游的。

卡罗尔：是的。那时就是否应该修一条贯穿塞伦盖蒂草原的柏油马路来发展坦桑尼亚西部旅游业的话题产生了激烈的争论。这里是世界自然遗产，是地球上迁徙动物群体最后的活动区之一，修公路会对此造成破坏。我想，我至少应该去看看，就带上家人一起去了。尽管之前我也看过介绍这个地方的文章，看过电视和电影里的画面，但当我到了那儿时，仍然感到震惊。成群的动物在草原上漫步，壮观的景象超出人的想象，那数量真是惊人。

眼前的景象让我陷入思考。我是在实验室里工作的，分解基因、研究动物胚胎的形成机制。望着塞伦盖蒂草原，我意识到自己根本不知道这一切是怎么形成的。为什么有上百万只角马却只有1000来只牛羚？它们的形体大小相差无几。很幸运，我找到了托尼·辛克莱（动物学家）写的一本书。他用了50年研究塞伦盖蒂草原。他的书引导我了解了这个领域其他前沿研究者的理论，动物群体规模为什么会大小不一？这背后有什么机制？对我们的未来又意味着什么？

Gizmodo：那么，究竟什么是“塞伦盖蒂法则”呢？

卡罗尔：这是可以解释任何一个特定区域生物数量的普遍准则，研究生物之间的相互作用—食肉动物、食草动物、植物之间的相互作用。“塞伦盖蒂法则”可以解释“数量金字塔”：为什么一个地方有1只老虎，50只鹿，却有10000只老鼠和40000棵树？从植物到以植物为食的动物，再到以这些动物为食的其他动物，数量总是不断减少。我把它称为“塞伦盖蒂法则”，但这只是随机起的名字，因为这也可以被称为“艾伦湖法则”或者“蒙特雷湾法则”。

Gizmodo：您书中有句话让我颇有感触，“影响大肠杆菌的规则同样影响着大象。”这些规则适用于不同大小的生物，真是奇妙。

卡罗尔：作用机制不同，但道理是一样的。这是对两个极端的缓冲：不要太多，也不要太少。在细胞内部，这种机制如同温度调节器。当一个胚胎开始发育形成“产品”，这个“产品”反作用于胚胎，使其停止发展。但这样一来，“产品”就会“降级”，因为哺育它的胚胎停止了工作。“产品”“降级”以后，胚胎聚集能量，又开始工作了。

在塞伦盖蒂草原上不起眼的小池塘或者季节性的水洼里，同样的事情也在上演：当某些物种数量增多时，单个生物体占有的资源就会减少，数量增加的速度就会减缓。随着数量增加的减缓，人均资源又会增加，数量又会增多。我在实验室的细胞实验中见过无数次这种繁荣—衰退—繁荣的循环模式。现在，当我看到成群的角马、水牛或者大象时，我觉得自己早就见过这种模式，这就是反作用。

Gizmodo：有没有同行对你提出的这种生命的普遍规律发起反击？

卡罗尔：欢迎质疑！我本以为生态学家会反驳我的理论，认为我将生态学过度简单化了。但是他们出人意料地支持了这种观点。一本书不可能涵盖所有的观点，我们一直尽最大能力描写自然，但是大家都知道，自然不是那么容易掌控的。我们要从纷繁复杂的表象和体系中提炼普通法则。但是“塞伦盖蒂法则”是生命遵循的真理，生命数量是受到制约的：无论是人体血液中的胆固醇分子，还是稀树草原上的角马数量。

很长一段时间以来，科学家认为生物的规模控制是自下而上的：植物为初级动物提供了食物，初级动物又为高一级动物提供食物。但我们在20世纪六七十年代发现，是食肉动物自上而下地控制着生物部落的结构。食肉动物的行为影响着植物的生长。

所有生物都遵循“塞伦盖蒂法则”。“塞伦盖蒂法则”能帮助我们理解蜘蛛、狼、鲨鱼、狮子都扮演着相同的角色，让我们开始了解生物系统中的基本逻辑。

Gizmodo：那么蚊子传播可怕的寨卡病毒也是大自然有意为之？

卡罗尔：对蚊子传播疾病的解释是：我们进入了它们的食物链。人类数量激增，已经超过了74亿，对以吸食血液为生的昆虫来说，没有比人类这种直立行走的动物更好的攻击目标了。现在野生动物数量骤减，但是人类无处不在，成为蚊子的最佳选择。蚊子已经适应了在靠近我们的水库繁衍，以吸食人血为生。我们处于很多食物链的顶端，但因为人类数量众多，也进入了蚊子的食物链，这就是报应。

Gizmodo：您在书中提出这样一个更深远的观点：要注意我们对生态体系的干预，否则我们最终会毁灭我们的食物来源。

卡罗尔：书中我举的一个例子就是一种在稻田里常见的小飞虫，叫稻飞虱。水稻是世界上很多地区的主要粮食作物，如果遭受虫害，我们首先就会使用杀虫剂，但这是不对的。这样就会造成稻飞虱实际数量的增加。为什么？因为它们逐渐形成了对杀虫剂的耐药性，而我们做的仅仅是在杀死它们的天敌，比如蜘蛛。我们应该利用它的天敌来控制稻飞虱的数量。

另一个很好的例子是海洋。海洋是一个鱼吃鱼的世界，而人类喜欢食用海洋食物链顶端的鱼类—金枪鱼、鳕鱼等。数十年来我们一直过度捕捞这些鱼类，以至于现在只能捕到大量的小鱼。大约2/ 3的大型鱼类已经从海洋中消失，但是体型较小的鱼类的数量增长了1倍。

所以，“塞伦盖蒂法则”不仅仅是确保黄石公园或者塞伦盖蒂草原不会消失。我们要遵循这一法则，来保护我们赖以生存的食物链。只有熟知游戏规则的游戏者，才能知道何时进行干预。这是为了保护我们的经济利益，与意识形态无关。如果人类无底线地掠夺这些资源，结果就是两败俱伤。人类的自身利益要求我们按规矩出牌。我们是受自然规律控制的，同时也要控制好自身数量，因为自然界没有人类的天敌来控制我们的数量。

Gizmodo：直到外星人入侵？

卡罗尔：是的，完全正确。

Gizmodo：我们虽然已经造成了自然生态系统的严重破坏，但是书的结尾出人意料地乐观。为什么您这么确信人类并不是注定要灭亡的？

卡罗尔：这是因为我对大自然的自我修复能力感到惊讶。当我们减轻对自然的压力（减少狩猎、捕捞和过度收获）时，物种以惊人的速度恢复原状，甚至一些处于灭绝边缘的物种，比如数量仅存几百只的秃鹫、灰熊、海獭、大型海洋鱼类、海牛都会卷土重来。佛罗里达州的鳄鱼在2 0世纪6 0年代末被列为濒危物种，但是现在它们遍布全州，有几百万只。

当生物学家20世纪50年代末来到塞伦盖蒂草原时，他们曾疑惑能否有足够的资源来养活这么多动物。其实塞伦盖蒂草原在这之前刚刚遭受了致命病毒的侵袭，正处于复苏阶段。那时他们看到的40万只动物在之后的15年里增至150万只。同样的事情正在莫桑比克的戈龙戈萨重现：10年前，因战乱和偷猎，这里一片荒凉，而如今大型动物的数量已经从1000只增长到71000只。这就是自然的自我修复能力，如果我们给予自然这个机会的话。