林聲
蘭花通過(guò)模擬雌性黃蜂的氣味和形狀吸引雄性黃蜂為其傳粉。
幾位生態(tài)學(xué)家在北美落基山脈的野花間穿行,追蹤著一個(gè)忽隱忽現(xiàn)的小黃點(diǎn),那是他們標(biāo)記過(guò)的一只大黃蜂——“54號(hào)”大黃蜂,此時(shí)它已經(jīng)隱沒(méi)在一片白色的山艾葉叢中。接著,“54號(hào)”大黃蜂再次進(jìn)入他們的視野。生態(tài)學(xué)家王凱倫趕緊斜穿過(guò)一片綠色植被,緊跟其后。只見(jiàn)它沿著直線方向徑直向前飛去,它的目標(biāo)似乎是紫堇花叢,也許是山矢車菊?!?4號(hào)”大黃蜂的背上有一個(gè)黃色圓點(diǎn)和數(shù)字編號(hào),就在幾天前,為了研究目的,它被誘捕、標(biāo)記、登記并被進(jìn)行了DNA取樣。
王凱倫扔下手中的網(wǎng)狀蜂網(wǎng),拿出一個(gè)小型錄像機(jī),俯下身來(lái)觀察這只“54號(hào)”大黃蜂。它的行為有些奇怪:第一次,它從風(fēng)鈴草花兒底部鉆個(gè)小洞偷偷爬進(jìn)去,再出來(lái),然后再進(jìn)去;第二次,它是正大光明地從風(fēng)鈴草花兒的長(zhǎng)管狀花朵中進(jìn)入。一次又一次,它時(shí)而偷偷潛入,時(shí)而又像個(gè)“正人君子”一樣從正道進(jìn)入。
蜂和花兒是一對(duì)互惠關(guān)系的物種,物種之間這種有益于雙方的相互作用,在動(dòng)植物王國(guó)中普遍存在。如花兒產(chǎn)生花蜜,引來(lái)蜜蜂;蜜蜂爬進(jìn)花朵,沾上大量花粉,并迅速喝下補(bǔ)充能量的花蜜(有時(shí)還會(huì)將花蜜和沾上的花粉混合起來(lái)帶回家喂養(yǎng)后代)。吃飽喝足的蜜蜂從花叢中冒出來(lái),身上覆蓋了一層金色的花粉顆粒,從一處轉(zhuǎn)移到另一處,不知不覺(jué)中將花粉灑了一路……正是蜜蜂的這種無(wú)意識(shí)舉動(dòng),讓植物受精,讓植物產(chǎn)生種子繁衍后代。植物為蜜蜂提供花蜜,而蜜蜂的這種行為對(duì)于植物來(lái)說(shuō)也是功德無(wú)量。
黃蜂偷偷在花朵底部咬出一個(gè)小洞來(lái)直接獲取花蜜。
但并不是所有蜂兒都是這樣“勤勞致富”的,也有想要“不勞而獲”的蜂兒會(huì)采取一些“欺騙”手段,用“作弊”的方式逃避互惠合作中應(yīng)盡的“責(zé)任”。王凱倫發(fā)現(xiàn),這只“54號(hào)”大黃蜂正在干這種事兒。它偷偷在花朵底部咬出一個(gè)小洞來(lái)直接獲取花蜜(被稱為“盜洞”),而不用辛苦地爬進(jìn)去為花朵授粉。有些大黃蜂會(huì)進(jìn)入已被前一只大黃蜂啃咬過(guò)的花朵底部的小洞,進(jìn)行二次“盜洞”。在這種情況下,植物付出的大量勞動(dòng)都沒(méi)有得到應(yīng)有的回報(bào)。植物需要通過(guò)光合作用從大氣中吸取二氧化碳,然后將其轉(zhuǎn)化為糖,最后再巧妙地將其轉(zhuǎn)化為花蜜。但植物的勞動(dòng)成果——花蜜卻被不勞而獲的“蜂中小偷”竊取,這正是“54號(hào)”大黃蜂現(xiàn)在對(duì)花兒所做的事情。
我們通常認(rèn)為,蜂類是動(dòng)物界合作行為的典范。然而,科學(xué)家在研究中不斷地發(fā)現(xiàn),有太多證據(jù)表明,蜂兒和其他生物一樣,也經(jīng)常會(huì)有作弊行為。此外,一些互惠伙伴會(huì)比黃蜂中的“小偷”更無(wú)恥。
例如,藍(lán)蝴蝶與螞蟻本是共生關(guān)系,蝴蝶幼蟲通過(guò)特殊的器官分泌一種含糖液體來(lái)喂養(yǎng)螞蟻,作為交換,螞蟻保護(hù)藍(lán)蝴蝶幼蟲不受捕食者的侵害。但偶爾某只藍(lán)蝴蝶幼蟲會(huì)模仿螞蟻幼蟲或卵的氣味,讓螞蟻誤以為是自己的孩子。上當(dāng)受騙的螞蟻將毛毛蟲(蝴蝶幼蟲)帶回巢穴后,就像給自己的幼崽喂食一樣嘴對(duì)嘴地給它喂食。而毛毛蟲卻毫不報(bào)恩,反而趁機(jī)將螞蟻幼蟲吞到肚里。研究熱帶森林螞蟻和植物之間相互關(guān)系的科學(xué)家曾拍攝了很多現(xiàn)場(chǎng)視頻,他們發(fā)現(xiàn),當(dāng)毛毛蟲化身蝴蝶時(shí),螞蟻對(duì)巢穴里突然出現(xiàn)的“入侵者”會(huì)感到驚訝,而蝴蝶會(huì)乘機(jī)匆忙逃離蟻巢。
螞蟻正在照料蝴蝶幼蟲,毛毛蟲的分泌物對(duì)螞蟻很有吸引力,讓螞蟻心甘情愿地充當(dāng)毛毛蟲的保護(hù)神,讓它們免受捕食者和寄生蟲的侵害。
在螞蟻巢穴中的大型藍(lán)蝴蝶蛹。
這些蘭花會(huì)通過(guò)制造雌性昆蟲的氣味或偽裝成它們的形狀,來(lái)誘騙雄性昆蟲進(jìn)入花朵為其傳粉。
一些生物已進(jìn)化到能在不付出任何代價(jià)的情況下獲得本該是互惠互利的回報(bào)。以蘭花為例。蘭花是世界上三大開(kāi)花植物之一,但大約有三分之一的蘭花不產(chǎn)花蜜。沒(méi)有花蜜,似乎就不能夠吸引昆蟲,沒(méi)有昆蟲的光顧,那誰(shuí)來(lái)為它們授粉呢?它們又會(huì)怎么做呢?原來(lái),這些蘭花會(huì)通過(guò)制造雌性昆蟲的氣味或偽裝成它們的形狀,來(lái)誘騙雄性昆蟲進(jìn)入花朵。雄性昆蟲在蘭花叢中尋尋覓覓,試圖尋找它們的交配對(duì)象,四處亂飛的過(guò)程中它們的身上就會(huì)沾滿蘭花花粉。在一次次尋覓、“幽會(huì)”中,又將花粉傳播給了其他蘭花。就這樣,蘭花“誘騙”昆蟲為它授粉的“小伎倆”得逞了。這是它們?cè)谶M(jìn)化中學(xué)會(huì)的一種生存方式,盡管采取了有些“令人不齒的”欺騙手段。
生物界的這些“欺騙”行為讓科學(xué)家們產(chǎn)生了濃厚的興趣,他們想要深入探究一個(gè)發(fā)人深省的問(wèn)題:共生互惠的合作關(guān)系為什么會(huì)破裂,而最終演變成欺騙與被騙?
共生互惠現(xiàn)象對(duì)于地球生物圈至關(guān)重要。動(dòng)物傳粉者(如蜂類和鳥類),給地球上大約80%的開(kāi)花植物授粉,讓它們能夠受精繁衍。這些植物反過(guò)來(lái)為我們?nèi)祟愄峁┐罅渴澄锖屠w維等。其他的互惠關(guān)系,如土壤細(xì)菌和植物之間的互惠關(guān)系,也起到了調(diào)節(jié)地球上碳和氮互相轉(zhuǎn)化的作用。
作弊行為在動(dòng)物界如此普遍,這是否表明某些生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)有可能會(huì)崩潰?為回答這個(gè)問(wèn)題,科學(xué)家需要知道:作弊行為究竟有多普遍?為什么會(huì)發(fā)生作弊行為?
某種動(dòng)植物是否會(huì)有作弊行為,可以通過(guò)三件事來(lái)確定:它自身會(huì)從互惠關(guān)系中獲利;互惠伙伴利益受損;作弊行為從某種互惠關(guān)系進(jìn)化而來(lái)??茖W(xué)家深感困惑的是:植物產(chǎn)生花蜜成本很高,那么它們?yōu)槭裁匆a(chǎn)生這么多花蜜呢?作弊行騙的大黃蜂在植物底部偷偷鉆洞獲取花蜜,要比正大光明從花朵頂部進(jìn)入快捷得多,那為什么大黃蜂不干脆都走捷徑作弊呢?為什么大黃蜂和植物之間仍不乏真誠(chéng)合作的例子呢?這似乎不符合它們的利益。
詩(shī)人丁尼生曾寫道:大自然的競(jìng)爭(zhēng)“殘酷無(wú)情”,但大自然也選擇了合作。科學(xué)家認(rèn)為,研究欺騙行為為科學(xué)探索“合作”提供了一個(gè)更有力的工具。如果我們能了解其他生物在沒(méi)有有效監(jiān)管的情況下何時(shí)會(huì)采取合作方式,以及為什么會(huì)選擇合作,我們就能更好地了解促進(jìn)合作的條件,甚至更好地理解人類自身的合作機(jī)制。
或許“54號(hào)”大黃蜂的作弊行為并不像表面看起來(lái)的那么簡(jiǎn)單??茖W(xué)家正在對(duì)“54號(hào)”大黃蜂的這一蜂種和在落基山脈發(fā)現(xiàn)的其他幾種大黃蜂進(jìn)行研究。他們發(fā)現(xiàn),通常被“盜洞”的花都是管狀花,體形肥胖的大黃蜂很難穿行爬過(guò)花粉囊去采集花蜜。但盡管如此,這些花還是進(jìn)化出了這種形狀。那么,管狀形狀對(duì)花兒都有什么優(yōu)勢(shì)呢?
花兒的管狀形狀可限制訪客種類,并促進(jìn)與某些授粉昆蟲建立特殊的關(guān)系。這樣一來(lái),一些傳粉昆蟲就會(huì)將它們的目標(biāo)專門限制在某幾種植物的花朵上,這有助于提高傳粉的成功率。因?yàn)橹参锊幌雽⒆约旱幕ǚ劾速M(fèi)在其他無(wú)關(guān)的花上。管狀形狀限制了訪客種類,強(qiáng)調(diào)了特殊性,但管狀花擁有這種管狀形狀也是要付出代價(jià)的,花蜜被偷竊就是其中的代價(jià)之一。
科學(xué)家們還在對(duì)我們腳下的一些重要的共生關(guān)系進(jìn)行探究。豆科植物釋放出的化學(xué)物質(zhì)會(huì)促使土壤中的細(xì)菌在植物根部形成結(jié)節(jié)或腫塊狀物。豆科植物和土壤細(xì)菌就形成了一種共生關(guān)系:植物從細(xì)菌中得到可用的氮;作為交換,細(xì)菌從植物中得到某種形式的碳。大氣中氮占78%,是植物生長(zhǎng)的主要資源之一。工業(yè)時(shí)代之前還沒(méi)有現(xiàn)代化肥的時(shí)候,植物只能通過(guò)與土壤細(xì)菌的共生關(guān)系獲得氮,或通過(guò)閃電在大氣中產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)獲得可以利用的氮。
通常被“盜洞”的花都是管狀花,但管狀花擁有這種管狀形狀也是要付出代價(jià)的,花蜜被偷竊就是其中的代價(jià)之一。
一條藍(lán)條紋瀨魚正在為水中悠閑漫游的珊瑚石斑魚清除身上的寄生蟲,但也不時(shí)在其身上偷咬一口肉。
盡管豆科植物和土壤細(xì)菌有這種共生關(guān)系,但大多數(shù)土壤細(xì)菌沒(méi)有形成這些結(jié)節(jié)的遺傳基因。那么,土壤細(xì)菌會(huì)怎么做呢?土壤細(xì)菌通常會(huì)搭上其他共生細(xì)菌的便車進(jìn)入結(jié)節(jié),加入碳的盛宴,卻不提供氮的回報(bào)。雖然開(kāi)花植物可能無(wú)法阻止大黃蜂從花朵側(cè)面或從底部咬小洞偷取花蜜,但是想要行騙的細(xì)菌卻經(jīng)常會(huì)被發(fā)現(xiàn),它們無(wú)法在宿主組織內(nèi)久留。最新數(shù)據(jù)顯示,被非結(jié)瘤菌株感染的植物細(xì)胞會(huì)經(jīng)歷程序性細(xì)胞死亡。
科學(xué)家認(rèn)為,大自然的共生關(guān)系,不會(huì)因采取“偷盜”行為的大黃蜂和這些有“搭便車”不良行為的細(xì)菌的加入而崩潰,它們也不應(yīng)被貼上“導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)崩潰”等如此大的“罪名”的標(biāo)簽。也許這些會(huì)“騙人”的物種一直都有這種行為,但大多數(shù)生物中的互惠共生關(guān)系仍然強(qiáng)大,因?yàn)槠垓_作弊行為幾乎不會(huì)給它們帶來(lái)太多好處。例如,熱帶地區(qū)大約有700種樹(shù)木都有一些特別的樹(shù)洞,似乎是專門為蟻群建造的洞穴,而這些螞蟻就是保護(hù)植物的常備軍。螞蟻通過(guò)吞吃和蟄刺食草昆蟲來(lái)保護(hù)樹(shù)木。亞馬孫森林里的一些螞蟻,它們所謂“保護(hù)行為”的初衷則只是在尋找食物。作弊行為對(duì)它們沒(méi)有任何好處,因?yàn)檫@會(huì)損害它們的當(dāng)前利益,而給植物帶來(lái)的好處只是螞蟻?zhàn)陨砝娴母碑a(chǎn)品,自然界中的很多共生關(guān)系都是這樣運(yùn)作的。
即使螞蟻不能獲得直接的利益,它們也不會(huì)在這種互惠互利關(guān)系中作弊。在肯尼亞,螞蟻在金合歡樹(shù)隆起的結(jié)節(jié)上建立蟻群家園。樹(shù)木為螞蟻提供家園和花蜜來(lái)源,而作為交換,螞蟻會(huì)啃咬那些停下來(lái)啃食樹(shù)葉的長(zhǎng)頸鹿和大象,使其逃離。在這種互惠互利關(guān)系中,樹(shù)木得到了螞蟻提供的保護(hù),螞蟻也有了自己穩(wěn)定的家園。
盡管動(dòng)物中不乏作弊者,但大多數(shù)伙伴關(guān)系都是互惠互利的。大自然中的合作行為可能比我們想象的更為普遍,或者這些伙伴關(guān)系可能包含一些未被證明的好處。事實(shí)上,科學(xué)家也發(fā)現(xiàn)了動(dòng)物互惠關(guān)系中一些隱晦的好處,或者說(shuō)是隱藏的利益。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn):魚類中的一些“清潔工”可以幫助消滅寄主魚身上的寄生蟲,但有時(shí)也有一些小小的作弊行為,例如不時(shí)偷咬下寄主魚身上的一塊肉。魚類清潔工為寄主魚提供的觸覺(jué)刺激可能會(huì)產(chǎn)生額外的積極作用,這種類似于人類按摩的接觸可以讓寄主魚放松。這種“按摩”和清除寄生蟲帶來(lái)的舒適感,可能會(huì)彌補(bǔ)偶爾被叮咬的損失。因此,動(dòng)物界的互惠互利現(xiàn)象可能比表面上看起來(lái)的更為復(fù)雜。
“54號(hào)”大黃蜂早已死亡,因?yàn)榇簏S蜂的壽命只有一年,但科學(xué)家的野外調(diào)查工作還在繼續(xù)。
他們發(fā)現(xiàn),“54號(hào)”大黃蜂是一個(gè)不循常規(guī)的小家伙。大多數(shù)大黃蜂要么通過(guò)“合法”途徑尋找花蜜,要么偷偷摸摸地實(shí)施“偷竊”,但它們很少會(huì)在一次覓食中結(jié)合了“合法”和“偷竊”兩種方式。科學(xué)家正在試圖找出其中的原因:為什么即使在同一物種中,它們的行為也會(huì)有所不同?他們測(cè)量了大黃蜂的舌頭,用小鉗子夾開(kāi)它們的口器,看看舌頭大小是否會(huì)對(duì)“盜洞”行為的發(fā)生頻率產(chǎn)生影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)都不是。之后,他們又從每只被標(biāo)記的大黃蜂身上提取遺傳物質(zhì),調(diào)查在某些蜂巢大黃蜂群體中的“欺騙”行為是否更為普遍。他們想知道,與循規(guī)蹈矩的蜂群相比,“盜洞蜂群”的規(guī)模是更大還是更小。
科學(xué)家們還對(duì)經(jīng)常被“打劫”的亞高山植物進(jìn)行了調(diào)查,了解它們的“受害”頻率是否也因物種和地理位置的不同而不同。他們發(fā)現(xiàn),如果一種植物的主要傳粉者是蜂鳥,那么偷取花蜜的大黃蜂會(huì)導(dǎo)致植物難以繁殖。但如果某種植物主要是由成千上萬(wàn)的大黃蜂前來(lái)傳粉的,那么偶爾的花蜜被竊可能就不那么重要了。
合作才是永恒的主題。
科學(xué)家還想進(jìn)一步了解,大黃蜂這一“小偷”是如何找到獲取花蜜的捷徑的。關(guān)于大黃蜂為什么會(huì)偷竊,他們有不同的看法:它們與生俱來(lái)的本能,它們都知道怎么做;因?yàn)樗鼈兣紶柨吹搅肆硪恢淮簏S蜂的“偷竊”行為而有樣學(xué)樣;或是在實(shí)踐中獲得某種經(jīng)驗(yàn)而導(dǎo)致了這種行為??茖W(xué)家們還想探究,它們到底是如何做出是實(shí)施“偷竊”還是用“合法”途徑來(lái)獲取花蜜的決定的。