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在凜凜寒冬，沏一壺?zé)岵?，于燈下品一本好?/p>

豈不美哉？

老規(guī)矩，活動(dòng)詳情見文末！

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導(dǎo)讀

如果能搞清楚蟻群的機(jī)制是如何控制工蟻的，那么也許會(huì)對(duì)癌癥的治療有所點(diǎn)化和借鑒

【士之讀書治學(xué)，蓋將以脫心志于俗諦之桎梏，真理因得以發(fā)揚(yáng)。思想而不自由，毋寧死耳……惟此獨(dú)立之精神，自由之思想，歷千萬(wàn)祀，與天壤而同久，共三光而永光】

陳寅恪為王國(guó)維作碑文，二者俱志于脫俗，均終以殉道。令狐沖學(xué)獨(dú)孤九劍，任意而為無(wú)所拘泥，然不容于師門。楊過娶小龍女，有悖倫常俾睨禮法，乃見背于天下。在群體選擇中勝出之集體，必嚴(yán)于紀(jì)律組織，凡特立獨(dú)行者，欲矯矯不群，則群必棄之。廣陵散嵇康醉醒，思舊賦向秀詞成，種種悲離坎坷皆由此而生也。

螞蟻則沒有這般煩惱。

都說(shuō)中年人被生活磨去了棱角，螞蟻的“棱角”已經(jīng)被進(jìn)化磨了近一億年了。為了集體勝出，“蟻寅恪”“蟻國(guó)維”“楊蟻”“令狐蟻”早消失在自然選擇之中。早在1911年，普林斯頓大學(xué)進(jìn)化學(xué)家惠勒就提出“螞蟻群落是一個(gè)超級(jí)生物”的說(shuō)法。近百年來(lái)，越來(lái)越多的人嚴(yán)肅地接受了這個(gè)說(shuō)法。2008年愛德華威爾遜（前幾節(jié)已經(jīng)多次介紹過這位大神了）和德裔美國(guó)科學(xué)院院士哈德布勒出版其煌煌巨著《超級(jí)生物》（super-organism），系統(tǒng)闡述了為什么我們應(yīng)該把蟻群或蜂群看作一個(gè)生物，而不僅僅是多個(gè)生物組成的群體。在這個(gè)超級(jí)生物中，每一只螞蟻或蜜蜂都像人體的細(xì)胞一樣，放棄了自身的繁殖自己的意志，而為整體服務(wù)，目的是使其生殖器官（蟻后蜂后）繁育后代，把基因傳播出去。

對(duì)于人體來(lái)說(shuō)，特立獨(dú)行的細(xì)胞就是病變。在人體中，除生殖細(xì)胞以外的細(xì)胞（非生殖細(xì)胞），大致可以分兩類，一類細(xì)胞到了一定數(shù)量后就不能再分裂（比如神經(jīng)元，死一個(gè)就少一個(gè)），還有一類會(huì)分裂再生（比如各種表皮細(xì)胞）。這第二類細(xì)胞有一個(gè)“自殺”機(jī)制（術(shù)語(yǔ)叫“凋亡”），到了一定時(shí)候，它們自己會(huì)凋亡，不會(huì)無(wú)限制地分裂下去。這個(gè)自殺機(jī)制顯然是為集體服務(wù)的。如果這個(gè)機(jī)制出了問題，細(xì)胞失了控，無(wú)限地分裂，那結(jié)果是什么？

細(xì)胞的凋亡過程

答對(duì)了，那就是癌腫瘤。拒絕自殺，無(wú)限制地繁殖自身，這就是癌癥的本質(zhì)（后面講進(jìn)化論醫(yī)學(xué)的時(shí)候，小弟還會(huì)詳述）。

2014年小弟參加一個(gè)美國(guó)科學(xué)院和私人基金會(huì)組織的會(huì)議。會(huì)議名為“從細(xì)胞到社會(huì)”，其中一個(gè)重要議題是，細(xì)胞和社會(huì)性動(dòng)物（比如螞蟻）是如何放棄其自主性（autonomy）的。斯坦福大學(xué)的一位教授作了令人印象深刻的發(fā)言。這老太太算是威爾遜之后螞蟻研究的翹楚。她提出，工蟻放棄生殖而為整體服務(wù)，這就像人的非生殖細(xì)胞自殺停止分裂一樣。蟻群有一套機(jī)制控制單個(gè)的工蟻，使之循規(guī)蹈矩（有些工蟻還保留著生育能力，在特殊情況下也可以生育，因此需要控制）。老太說(shuō)，如果能搞清楚蟻群的機(jī)制是如何控制工蟻的，那么也許會(huì)對(duì)癌癥的治療有所點(diǎn)化和借鑒。

雖然這老太的為人極不可愛，但我是不得不佩服人家學(xué)究天人。畢竟人體的細(xì)胞都共享同樣的基因，而蟻群內(nèi)部的螞蟻也共享同樣的基因；人的細(xì)胞分工協(xié)作，蟻群的螞蟻也分工協(xié)作；人的細(xì)胞群接受群體選擇，而蟻群也接受群體選擇。這二者的類比絕非牽強(qiáng)附會(huì)。

螞蟻放棄獨(dú)立自主還體現(xiàn)在覓食上。很多研究者都指出，在小型的蟻群中，單個(gè)的螞蟻在覓食的時(shí)候還保持了一定的自主性。它們通常會(huì)分散開來(lái)，單獨(dú)行動(dòng)，等找到食物后再回巢搬請(qǐng)?jiān)?。由于集體小，它們之間可以作一對(duì)一的觸角碰撞交流（好比小國(guó)寡民小村落的通訊方式），所以，“大多數(shù)人的意見”對(duì)單只螞蟻來(lái)說(shuō)，影響還不是那么大，因?yàn)椴杉瘎e人的意見不是很容易。

然而，在擁有成千上萬(wàn)只螞蟻的大型蟻群中，先遣部隊(duì)會(huì)有組織地覓食，而不是單獨(dú)行動(dòng)。更重要的是，在大型蟻群中，一對(duì)一的交流是不可能的。信息的傳遞基本上通過噴灑大量外荷爾蒙（一種化學(xué)物質(zhì)）來(lái)實(shí)現(xiàn)（好比現(xiàn)代社會(huì)的新聞媒體以及通訊工具）。我們上節(jié)講過，外荷爾蒙會(huì)在食物與巢穴之間形成一個(gè)強(qiáng)烈的氣味帶，飄香百米，誰(shuí)聞到了都會(huì)被吸引。被吸引的人數(shù)越多，就會(huì)有越多人噴灑外荷爾蒙，于是氣味會(huì)更強(qiáng)烈，于是就更能影響單只螞蟻（微信朋友圈的轉(zhuǎn)發(fā)好像也屬于這種正反饋，轉(zhuǎn)的人越多，越多人看到，于是越多人轉(zhuǎn)發(fā)）。

當(dāng)然，人中肯定存在本系列讀者這樣有“獨(dú)立精神，自由思想”的個(gè)體，不是每篇雞湯文都可以影響所有人。但是在蟻群中不受外荷爾蒙吸引的個(gè)體就是反蟻類分子，就該被清除出去（自然選擇在上億年的時(shí)間內(nèi)已經(jīng)將其清除干凈了）。所以像軍蟻這種大型蟻群內(nèi)，大多數(shù)螞蟻基本上是瞎子，往哪兒去，干什么，自己什么也不知道，隨著大流走就是了。威爾遜和其同事認(rèn)為，單個(gè)螞蟻的盲從隨大流，使得整個(gè)蟻群的效率更高（瞎，blind，這個(gè)字是他們說(shuō)的，不是小弟我編造的）。

其實(shí)，你也不要笑螞蟻的盲從，你體內(nèi)的大部分細(xì)胞都盲從，它若不盲從，你就現(xiàn)病容。

再來(lái)一次老生常談?。盒〉芤幌蛘J(rèn)為人類社會(huì)有很多事物似乎不能完全用進(jìn)化論來(lái)解釋。獨(dú)行與盲從就是個(gè)很好的例子。對(duì)蟻群和人體而言，螞蟻和細(xì)胞如果不盲從，就是搗亂壞分子，而對(duì)于人類社會(huì)而言，黃藥師薄湯武而非周孔，宋榮子舉世非而不加沮，皆為人中龍鳳，更不用說(shuō)王國(guó)維、陳寅恪以自由獨(dú)立之思想精神而發(fā)揚(yáng)真理了。

剛才說(shuō)了，超級(jí)生物這個(gè)提法其來(lái)有自（注：指事情的發(fā)生、發(fā)展有其來(lái)由，并非偶然）。但是，威大師等人基本上只是用了一些定性的描述和分析來(lái)支持這個(gè)說(shuō)法。2009年小弟和當(dāng)年的博士后導(dǎo)師之一決定分析定量的數(shù)據(jù)，來(lái)證明一個(gè)蟻群確實(shí)可以被看作是一個(gè)個(gè)體的生命。絕大多數(shù)生命體都有這樣四個(gè)共同特點(diǎn)：新陳代謝（能量消耗率）、生長(zhǎng)、繁殖、死亡。所以我們就想從這四個(gè)方面入手。

第一個(gè)是能量消耗率?；旧纤械膫€(gè)體生物，從單細(xì)胞，到昆蟲、爬行類、鳥類，再到哺乳動(dòng)物，都有一個(gè)普適的規(guī)律：它們的能量消耗是它們體重的3/4次方（這個(gè)3/4迷倒了無(wú)數(shù)英雄，也有人爭(zhēng)論說(shuō)是2/3，這里暫不去說(shuō)它）。

這是個(gè)什么意思呢？如果這個(gè)次方指數(shù)是1，那就是成正比了。3/4不是1，也就是說(shuō)能量消耗和體重不是成正比的關(guān)系。簡(jiǎn)單復(fù)習(xí)一下初中數(shù)學(xué)啊。兩個(gè)東西“成正比”就是說(shuō)，你增加2倍，我也增加2倍，你增加20倍，我也增加20倍。如果能量消耗和體重成正比（次方指數(shù)是1），那么假設(shè)牛的體重是老鼠的10000倍，它的能量消耗率也就應(yīng)該是老鼠的10000倍。但是，由于能量消耗是體重的3/4次方，一只牛的能量消耗就只有老鼠的1000倍。

我花錢買飼料，準(zhǔn)備養(yǎng)動(dòng)物，以后宰了吃肉。我是吃老鼠肉好呢（十大惡人之首魏無(wú)牙就無(wú)鼠肉不歡，后來(lái)江小魚好像也吃了），還是養(yǎng)牛吃牛肉？聰明的你，不妨放下手機(jī)，問問你家娃兒這個(gè)數(shù)學(xué)題。你家娃兒答對(duì)了沒有？那肯定是養(yǎng)牛啊。1頭牛的能量消耗是老鼠的1000倍，那我養(yǎng)1頭牛所需要的飼料能養(yǎng)1000只老鼠，而1頭牛的體重（肉）頂10000只老鼠的體重。你說(shuō)養(yǎng)什么劃得來(lái)（如果不考慮味道的話）？

更有趣的是，1頭牛的能量消耗是老鼠的1000倍，牛又比老鼠重10000倍。那大家想想，平均每1克牛細(xì)胞消耗的能量是1克老鼠細(xì)胞消耗能量的多少倍？大多數(shù)美國(guó)的理科生到這里就已經(jīng)被問暈了。中國(guó)的文科生應(yīng)該沒有問題。是的。平均每1克的牛肉細(xì)胞的耗能只有1克老鼠細(xì)胞的1/10。這就是說(shuō)，同樣的一個(gè)細(xì)胞，比如說(shuō)肝細(xì)胞，同樣的功能，同樣的大小，我在牛身體里面只需要1份能量就可以運(yùn)作，而在老鼠身體里卻需要10份能量。

這是為什么呢？解釋這個(gè)現(xiàn)象的文章，僅小弟就看過上百篇，眾說(shuō)紛紜。但是公認(rèn)的一點(diǎn)是：在自然選擇作用下，細(xì)胞對(duì)資源的共享方式，因體重的不同而不同。能量（氧氣，養(yǎng)料）是由毛細(xì)血管提供給細(xì)胞的。在牛身體里，10份細(xì)胞共享1份毛細(xì)血管，而在老鼠身體里1份毛細(xì)血管只能維持1份細(xì)胞。

小弟冒著被大家扔雞蛋的風(fēng)險(xiǎn)講這么多數(shù)學(xué)干什么？這個(gè)和螞蟻群落有什么關(guān)系？

諸位看官，這個(gè)3/4指數(shù)次方是生命的一個(gè)重要特征。因?yàn)樽匀唤绲囊磺羞\(yùn)作，歸根到底都是能量在起作用（據(jù)說(shuō)美國(guó)打伊拉克也是因?yàn)檫@個(gè)），所以小到個(gè)體的動(dòng)物，大到整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的很多性質(zhì)都和這個(gè)3/4次方指數(shù)有關(guān)。比如心跳（運(yùn)送能量的速度），牛的就比老鼠的慢10倍左右（因?yàn)樗拿總€(gè)細(xì)胞需要的能量平均只有老鼠細(xì)胞的1/10）；比如壽命（受能量消耗的制約），牛的就比老鼠的長(zhǎng)10倍左右。這方面的著作汗牛充棟，小弟博士后期間一半的時(shí)間就是做這個(gè)的，例子可以舉到海枯石爛，只要你有那個(gè)耐心聽。

好吧，我知道你沒有（我也沒有）。我們轉(zhuǎn)頭來(lái)講螞蟻。如果蟻群真的是一個(gè)個(gè)體的超級(jí)生物，那么也應(yīng)該遵循這個(gè)規(guī)律。小弟上窮碧落下黃泉，耗費(fèi)半年之功，收集了幾百篇社會(huì)性昆蟲群落文章里的數(shù)據(jù)，然后發(fā)現(xiàn)，不僅是螞蟻，還包括蜂類，它們?nèi)郝涞哪芰肯穆识己驼麄€(gè)群落的重量的3/4成正比。

這個(gè)東西不得了啊，兄弟伙。

這就是說(shuō)，假定一只螞蟻的能量消耗是1，你把10000只螞蟻，孤立地放到10000個(gè)試管里面去測(cè)量它們的能量消耗，每只螞蟻的消耗還是1，加起來(lái)的總和則是10000。但是如果你把這10000只螞蟻放在一起，組成一個(gè)社會(huì)，那就是見證奇跡的時(shí)刻到了：它們總的能量消耗居然就降到了1000左右。

這說(shuō)明了一個(gè)什么道理？這說(shuō)明了團(tuán)結(jié)就是力量，團(tuán)結(jié)就是力量，這力量是鐵，這力量是鋼，比鋼還硬比鐵還強(qiáng)……

咳，這意思就是，在一個(gè)社會(huì)里，每一個(gè)成員所需要的能量比你孤立的個(gè)人主義要少，而每一個(gè)成員利用能量的效率比孤立的個(gè)人主義要高（牛的細(xì)胞只需要老鼠細(xì)胞的1/10）。所以雷鋒叔叔說(shuō)了“對(duì)待個(gè)人主義要像秋風(fēng)掃落葉一樣”。同樣大小的螞蟻，在小群落里需要10份能量，到了大群里就只需要1份了。

不僅是能量消耗率是這樣，我們發(fā)現(xiàn)，社會(huì)性昆蟲的群落，在那四個(gè)生命特征上，都和它們的整體重量呈指數(shù)小于1的非線性關(guān)系。比如蟻群的生長(zhǎng)速率和哺乳動(dòng)物的生長(zhǎng)速率都是它們重量的3/4次方，而蟻群的壽命和哺乳動(dòng)物的壽命也是體重的1/4次方。（關(guān)于壽命和衰老的進(jìn)化理論，小弟后面還會(huì)詳述。）

這篇文章后來(lái)在2010年的《美國(guó)科學(xué)院院刊》發(fā)表。威爾遜威大師在私下場(chǎng)合贊道，我們這項(xiàng)工作“新穎而且重要”（novel and significant）。文章出來(lái)以后，很多課題組都測(cè)量了各種蟻群的能量消耗率，也得到了相似的結(jié)果。人們這幾年提出了很多假說(shuō)來(lái)解釋這個(gè)情況。但這些假說(shuō)不是被證明是錯(cuò)的，或者非常牽強(qiáng)只能解釋很少數(shù)螞蟻物種的，就是很難證實(shí)的。

小弟我2011年之后全心放在衰老研究上，直到前年才又將這個(gè)螞蟻的項(xiàng)目重新拾起來(lái)。

我的假說(shuō)是：由于螞蟻之間有信息交流，共享食物和信息，所以并不是每一只螞蟻都需要勤勞地工作。而蟻群越大，偷懶混日子的螞蟻的比率越大，就和當(dāng)年知青混工分一樣（這個(gè)是開玩笑了，不工作的螞蟻實(shí)際上是一種人員儲(chǔ)備，準(zhǔn)備應(yīng)急）。工作和不工作顯然消耗的能量不一樣。如果大的蟻群不工作的螞蟻多，那平均到每只螞蟻消耗的能量肯定就要少。

這設(shè)想很有道理（呵呵，我老人家的設(shè)想肯定有道理啦），但是驗(yàn)證卻比較難。測(cè)量能量消耗是小弟的拿手戲，這個(gè)不難。難點(diǎn)在于在測(cè)量能量的時(shí)候，必須同時(shí)分析螞蟻的運(yùn)動(dòng)。這個(gè)問題一直到小弟遇到了一位計(jì)算機(jī)圖像處理專家才得到解決。

在這位圖像分析教授的幫助下（清華畢業(yè)的高材生），我們把不同大小的蟻群放在玻璃盒子里，上面架攝像機(jī)，下面接能量分析儀，同時(shí)測(cè)了三個(gè)量：兩個(gè)小時(shí)之內(nèi)的能量消耗，每只螞蟻的運(yùn)動(dòng)路程和每六秒間隔內(nèi)有多少只螞蟻在活動(dòng)。

結(jié)果和我預(yù)想的一模一樣：30只螞蟻的群落，單位時(shí)間總有40%左右的螞蟻在運(yùn)動(dòng)著，這個(gè)百分比隨蟻群的增大而逐漸減小。當(dāng)蟻群有300只螞蟻時(shí)，只有20%在活動(dòng)著。群越大，不干活的螞蟻相對(duì)越多。我們用不同的螞蟻重復(fù)了幾次都是這個(gè)結(jié)果。我們還發(fā)現(xiàn)，蟻群的總運(yùn)動(dòng)路程，總平均速度，和總消耗能量，都與群體的總重量的3/4次方有關(guān)。

這是第一個(gè)從實(shí)驗(yàn)上對(duì)螞蟻的這個(gè)3/4作出的解釋（不排除還有其他解釋）。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的亮點(diǎn)在于同時(shí)測(cè)量了運(yùn)動(dòng)和能量消耗，直接把生理和螞蟻的行為聯(lián)系了起來(lái)。于是我們就飛快地寫了一篇文章投給一家還算不錯(cuò)的期刊社。發(fā)表出來(lái)之后，美國(guó)很多科技媒體都作了報(bào)道，前些日子還有一個(gè)芬蘭的電視臺(tái)要采訪小弟，我很謙虛地回絕了，因?yàn)樗麄兿雴柕膯栴}和我們這篇文章關(guān)系不大，我也不懂（我懷疑這個(gè)是我謙虛的真正原因）。

當(dāng)然這只是千里之行第一步。這個(gè)實(shí)驗(yàn)提出一個(gè)更重要的問題：為什么運(yùn)動(dòng)的螞蟻的百分比有規(guī)律得隨著蟻群的增大而減少？這里面的道理是什么？小弟現(xiàn)在有一個(gè)基于優(yōu)化的進(jìn)化假說(shuō)。正在準(zhǔn)備做實(shí)驗(yàn)證實(shí)，數(shù)學(xué)理論也有待完善，就不在這里說(shuō)了。更有趣的問題是，能不能把這些規(guī)律運(yùn)用到解釋人類社會(huì)的某些經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象上來(lái)。小弟與合作者也在做這方面的工作。

說(shuō)到人類社會(huì)，2007年研究者們發(fā)現(xiàn)，如果把人類的城市看作一個(gè)個(gè)體的生命的話，很多與能量消耗有關(guān)的量，比如加油站的數(shù)量，電纜的總長(zhǎng)度等等也和城市的大?。ㄈ丝冢┏?/4次方的關(guān)系。那么人類城市是不是與螞蟻群落一樣，是一個(gè)超級(jí)生物呢？敬請(qǐng)關(guān)注下集《都市傳說(shuō)》。

讀罷文章腦洞大開，點(diǎn)子疑問如泉涌？不要客氣，盡管發(fā)問吧，復(fù)眼問答來(lái)者不拒！

提問、回答前期問題、自問自答均可，每期我們將挑選一則有趣的問答發(fā)出來(lái)，是時(shí)候來(lái)展現(xiàn)一下你們的才（腦）華（洞）了！

什么是進(jìn)化論？進(jìn)化論的研究，現(xiàn)在到了什么階段？進(jìn)化論就是「叢林法則」嗎？進(jìn)化論如何指引我們的當(dāng)下生活？ 上窮碧落下黃泉，動(dòng)手動(dòng)腳找東西，生物學(xué)專家木小衲，一個(gè)被生物學(xué)耽誤的雜文作家，通過最輕松的筆觸，與我們一起，撥云見日、點(diǎn)指迷津。