2021年12月28日 09:00
【科學快訊】
生物學家愛德華•威爾遜（Edward O。
Wilson）去世了，享年92歲。威爾遜是昆蟲學界的泰鬥級人物，主攻螞蟻。他是第一個解開螞蟻信息素溝通之謎的人，成為了法國科幻小說家維爾貝爾創作《螞蟻聯邦》的靈感來源。
跟他的學術造詣同樣引人注目的，是他的淵博。在著作《社會生物學》中，威爾遜對於螞蟻乃至所有動物的知識信手拈來，旁征博引，非常有趣。他還有一本介紹螞蟻的專著，比磚頭還要厚，重達3.4公斤。
愛德華·威爾遜 | PLoS / Wikimedia Commons
威爾遜豐富的知識，是建立在自然界的豐富之上的。他的另一個研究重點就是生物多樣性，並撰寫科普書籍，呼籲人們保護生態，只有保持生物世界的繁複和豐富，人類才能有幸福的未來。
相比威爾遜的學術成就，給日曆娘留下最深印象的，卻是他對於世界的廣大和豐富，那種出自心底的熱愛，那種接納萬物的開闊的胸襟。他曾說，他最大的夢想就是來到一個全新的有生命的星球，了解並命名此地的萬物，但不要只給他幾年的時間，而要給他幾世紀的時間。
如有愛德華·威爾遜的天堂，日曆娘也想去逛逛。
「命中注定」的螞蟻 ；
16歲時，愛德華·威爾遜就想明白了，他要研究螞蟻。
他從小喜歡研究動物，小時候生活在海邊，被水母和魚迷得不行，早早立下了成為生物學家的志向。但天意弄人。他有聽力問題，聽不到高頻聲音，因此青蛙之類叫得歡的動物，他研究不了。再有，7歲時的一次釣魚，他不小心被魚鰭刺瞎了右眼，僅靠一只眼睛無法立體成像，因此像鳥這種運動敏捷的動物，他也無法觀察。
好在，上帝關了門，也會打開窗。威爾遜的左眼視力幸而超過常人，能讓他觀察到很細小的事物。聽不清叫聲，看不清運動，但超強的細節觀察能力，讓他的研究對象鎖定在了昆蟲。但世間昆蟲也千千萬萬，該研究哪種呢？
1991年的威爾森
1945年秋天，16歲的威爾遜開始嚴肅考慮起自己的未來。「必須選出一些能使我成為世界權威的昆蟲。」首先排除蝴蝶，因為它們太有名了，已經有許多出色的學者在研究它們。蠅類看起來比較有希望，它們到處都是，而且種類繁多。雖然家蠅以及糞蠅敗壞了雙翅目昆蟲名聲，威爾遜卻十分欣賞它們的利落身姿和悠閑態度。說幹就幹，威爾遜著手准備工具：瓶子、標本盒，以及一種特制的昆蟲針。
天意再次弄人。
這種昆蟲針，當時主要由捷克斯洛伐克制造。1945年，捷克斯洛伐克加入了蘇聯陣營，他再也買不到這種針了。於是，威爾遜將目光投向了螞蟻。在過去的5000萬年裏，螞蟻一直是地表上占壓倒性多數的昆蟲，分布在幾乎每一寸陸地上。此刻，有至少1千萬億只螞蟻生活在人類周圍。就這樣，威爾遜在16歲時確定了自己一生的研究對象。
年輕的權威與螞蟻的複仇 ；
自從打定了研究螞蟻的決心，威爾遜真是什麼都敢做。25歲，他與未婚妻分別，只身前往新幾內亞的熱帶雨林轉了一圈。為收集當地才有的特種螞蟻，他忍受著酷暑、瘧疾、水蛭、甚至還有不知名的殺人逃犯。
Amblyopone屬的螞蟻有「吸血鬼蟻」的俗稱，因為它會吸取幼蟲的血淋巴，血淋巴和脊椎動物的血液相似，但不用來傳遞氧氣，所以少量損失是可以被接受的 | Renato Robert / Wikimedia Commons
26歲，威爾遜從哈佛博士畢業，此間主要研究了螞蟻的分類問題。「分類」絕不是簡單的給生物貼標簽。在當時，有權進行生物分類的人，往往是某一類物種的權威人物。他們需要透徹了解文獻裏有關該物種的一切，唯有如此，才能鑒定出選定的物種到底是哪種。一位分類學家，可謂是這類生物的「大總管」兼「發言人」。
作為已經勝任螞蟻分類的人，威爾遜博士畢業沒多久，就得到了哈佛大學的終身教職。但威爾遜的螞蟻研究，卻給哈佛帶來一場「小災難」。
20世紀60年代的一天早上，生物系一位研究員的移液槍不好使了，仔細一看，原來是一只螞蟻堵住了槍頭處的針管。這天午餐時分，許多教職工發現，在三明治和漢堡上，有一些黃色的小螞蟻。「災難」初露端倪。
當天下午，整個生物系室內的玻璃器皿、檔案袋、筆記本中，都出現了黃色螞蟻的身影。蟻群，正在經由大樓中的牆縫與管道，向四面八方散播。這種黃色螞蟻，叫「法老王蟻（Monomorium pharaonis）」，是一種源自東印度群島的入侵物種，能損害建築，還會傳播細菌。
法老王蟻（又稱法老小家蟻） | 高瓊華 / 中國科學院昆明動物研究所
正如你想的那樣，法老王蟻就是從威爾遜的實驗室跑出去的。這種螞蟻的生存和繁殖能力太強了，哈佛花了數年時間，才逐漸控制住了它們的規模。這一場「災難」，被威爾遜戲稱為「螞蟻的複仇」。
怎樣湊齊十萬只螞蟻？
隨著科技的進步，人們的觀察範圍逐漸超脫出五感的局限，嶄新的世界在科學家面前展開。生物學家們發現，大部分的動植物可以通過釋放化學信號，來進行溝通。這些化學信號統稱為信息素（Pheromone）。自然而然，威爾遜想知道，螞蟻怎樣使用信息素交流？
首先，通過解剖，他發現螞蟻體內杜氏腺可能含有信息素。但是如何分析這些信息素的成分，卻是個大難題——每只螞蟻體內的關鍵物質只有十億分之一克。當時，最先進的分析手段，可以鑒定百萬分之一克的微量物質。換句話說，需要十萬只螞蟻才能湊足實驗所需的最低劑量。
哪兒去找這麼多的螞蟻？此時，威爾遜的豐富經驗起到了作用。有一種火蟻（Solenopsis invicta），當河水暴漲淹到蟻窩時，工蟻就會結成緊密的一團，浮在水面上，保護蟻後及幼蟻安全轉移。於是，威爾遜開車來到盛產火蟻的南方鄉間。這裏簡直就是螞蟻們的「北上廣」，整片草地上到處都是半人高的蟻窩（火蟻是危害很大的入侵物種，所以在此威爾遜可以合法合理地獵取它們）。
火蟻結成的蟻團非常牢固，甚至鑷子都不能把它們分開 | Scientific American / youtube
威爾遜的團隊成員把蟻窩鏟起，放進水溝中，螞蟻過會兒都浮出了水面，抱成一團。大家趕緊用鏟子，把這些螞蟻球收集起來。當然，火蟻也不是吃素的，被它刺到，皮膚會像被火灼燒的痛。只要有機會，蟻窩裏的每一只螞蟻都想連續刺你十幾下。在被火蟻叮咬的體無完膚之後，威爾遜終於收集夠了材料，順利成功完成了螞蟻信息素的研究。
生物學的岔路口
進化生物學該走向何方？
通過螞蟻的收集、分類和信息素的研究，威爾遜早已實現了他在16歲發下的心願——成為生物學領域世界級的學者。然而，當他自覺走上人生巔峰的時刻，他所處的進化生物學領域，遭到了一次巨大的沖擊。沖擊來自一門嶄新的學科——分子生物學。
分子生物學，顧名思義，是指在分子層面對生物進行研究。這一學科的奠基人與領軍者是詹姆斯·沃森，諾貝爾獎得主，DNA雙螺旋結構的發現者之一。
發現雙螺旋結構的詹姆斯·沃森（左）與弗朗西斯·克裏克（右） | Wikimedia Commons
年少成名的沃森，心高氣傲，認為生物學必須轉換成由分子及細胞所主導的科學，而且生物學還必須改用物理及化學語言來重寫。沃森甚至認為，從前所建立的生物學中充斥著一批批「才智平庸之人」。分子生物學在短時間內取得了一系列重大的成果，而大獲成功。幾乎在一夜之間，生物學界人人口中必說分子、蛋白質、DNA。
面對新興學科的強勢，以威爾遜為首的進化生物學家們，可不打算臣服在這一群「連紅眼蜻蛉和螻蛄」都分不出來的「試管操作員」的手下。威爾遜等人的反擊點在於：如果放棄個體、種群以及生態，去談論生物學，無疑是一種「愚蠢」的方法。兩派最僵的時候，在走廊裏碰頭沃森對威爾遜都不會打招呼。
長結織葉蟻（Oecophylla longinoda）正在建造蟻巢 | Bernard DUPONT/ Wikimedia Commons
此時的分子生物學家信心十足，深信未來屬於他們。他們的目的是：從分子到細胞再到生物個體，在微觀的層面解決關於生命的科學問題，自下往上進行一場生物學的革命。那麼，威爾遜的進化生物學，能帶來什麼突破呢？經過漫長的探索，威爾遜決定把生物學帶到社會層面。
別人落水了，你救不救？
幾十年來，在觀察了數十種螞蟻的生活後，威爾遜形成了自己最重要的學說——社會生物學。社會生物學，是威爾遜從進化的角度，來解釋生物社會行為的學說。該學說的著名成就之一，是解釋了「利他行為」。或者換一種說法：「別人落水了，你救不救？」
達爾文的進化論，核心是自然選擇，其對象是生物「個體」。理論上自然界的所有生物都應該是自利的，也就是「別人落水，你不能救，這樣你才能活下去」。但顯然，這個說法是有違常識的。生物界充滿了相親相愛，甚至舍己為人的行為。
巨猛蟻屬的一種螞蟻（Megaponera analis）正在搬運幼蟲和繭。這種螞蟻會舔舐受傷的同伴，幫助痊愈，而受傷太重的螞蟻會主動「放棄治療」，避免給同伴造成太大的損失 | ETF89 / Wikimedia Commons
為了解釋這種利他行為，學者威廉·漢密爾頓，提出了「親緣選擇」（Kin Selection）理論：利他行為的目的，是確保有近似基因的個體能存活下去。也就是說，自然選擇的對象是「基因」。
當別人落水，救不救要看血緣關系：
自己孩子落水，拼了命也要救；
叔叔或侄子落水，可能水不太深才會去救；
陌生人落水，自己在岸邊喊救命。
親緣越近，利他性越強。
威爾遜在某些方面，不同意漢密爾頓的觀點。威爾遜認為：「親緣選擇」意味著我們要時刻「算計」著，看別人落入危險，先要查查他和自己的家譜，看看是不是血親？為什麼我們願意為完全陌生的人幫忙，甚至付出生命——想想那些在前線戰鬥的士兵，或者在火場冒險的消防員，他們完全是在保護陌生人。
矛蟻屬（Dorylus）螞蟻行進的軌跡。巨大的兵蟻在道路兩旁保護 | Mehmet Karatay / Wikimedia Commons
為了解釋這一現象，威爾遜通過研究螞蟻的社會行為，構建了數學模型，並為「利他行為」提出了另一種解釋——「群體選擇」（Group Selection）。自然選擇的對象不是達爾文的「個體」，也不是漢密爾頓的「基因」，而是生物「群體」。利他行為的發生，是為了確保自己所處的「群體」活下去。
他也用實驗證據，支持這一模型：把一些分屬不同譜系的螞蟻，從小放在一個蟻巢裏養大。這些毫無親緣關系的螞蟻之間演化出互幫互助和奉獻精神。也就是說，開啟螞蟻利他行為的，不是基因，而是群體的共同成長。
群體選擇理論雖然不是威爾遜首創，但他成功通過數學與實驗的方法，論證了其合理性。當下，「親緣選擇」與「群體選擇」在學界仍沒有定論。但威爾遜的理論，無疑給回答這一問題找到了新的科學視角。
長結織葉蟻（Oecophylla longinoda）齊心協力，把葉片拉扯到一起，作為蟻巢的基礎。| Sean.hoyland / Wikimedia Commons
威爾遜進一步把相關理論擴展到了人類，從社會生物學的角度，他解釋了人類的社會分工、親緣關系，階層，兩性分工、親子關系、部落主義、民族國家等等。簡單來說，威爾遜重新解讀了「人性」。
當然，研究一旦觸及「人性」，往往會引起巨大的反彈：有人認為威爾遜的學說為種族主義提供了土壤，也有人反對僅僅從螞蟻、蜜蜂這樣的「低等動物」來推論人的行為。曾有137位科學家聯名反對威爾遜的學說；在一次公開演講時，反對者甚至還潑了威爾遜一身冷水。
面對反對的聲音，威爾遜早做好了准備。作為一名科學家，他覺得自己有責任去「思考一些宏大的問題」，「（為人類建立）全面、正確的自我認知」。回看威爾遜的研究生涯，他認真研究了螞蟻的一切，在此基礎上，他還想窺探一些生命的奧秘。無論正確與否，威爾遜已經為我們重新認識人類自身，提供了一種可能。
暮年
幾年前，威爾遜在自家花園接受采訪。
記者還沒來得及說話，耄耋之年的威爾遜，附下身，撿了一只螞蟻，並喃喃自語：「我得先找個小瓶子把它裝起來，研究一下。」
就像16歲時那樣。
威爾遜自傳中的一段話
作者：圓的方塊
本文來自我是科學家iScientist（ID：lamaScientist）
