汪诘
科学有故事
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这是我改编、重译自《万物简史》，重新翻译，修订错误，新增知识点，去除冗余。
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或许你认为科学发展到今天，我们对自己生存的这个颗蓝色行星已经非常了解了，那些依然对我们保持神秘的地方可能只剩下了深深的大洋底下，其实，你依然高估了人类的对大自然的认知程度，哪怕就是我们身边所熟知的大自然，也依然对我们保持着神秘。这是为什么呢？
第一个原因是大多数生物都很小，极易被忽略。从实用的角度来说，这不是一件坏事。要是你知道，有200多万只尘螨以你的床垫为家[1]，你还能睡得这么香吗？没错，你最熟悉的床垫上有着 200 多万只尘螨。尘螨是螨虫的一种，而螨虫可以引发多种类型的过敏，还是酒糟鼻的罪魁祸首。螨虫很小，只有用显微镜才能看到，在凌晨一两点，它们就钻出来，吮吸着你身上的油脂。每当你在睡梦中翻个身，就会掉落下无数皮屑，这对螨虫来说，可是又香又脆的美味佳肴了。你的枕头可是4万只螨虫的家园，你的脑袋在它们眼里就是一块流油的大软糖。千万不要认为一只干净的枕头就会好到哪儿去。在床上螨虫大小的生物看来，人类织得最紧的织物也只是像船上的索具，空隙大的惊人。英国医学昆虫学中心的蒙德博士（Dr John Maunder）做过一个有趣的估算，他说一只使用了6年的枕头，大约有十分之一的重量是由“皮屑、活着的和死去的螨虫加上它们的屎”构成的。而六年是一只枕头的平均使用寿命。
最近英国做了一项调查[2]，得出的结论和我以往想的完全不一样。研究人员调查了 2000 多个英国人的居家卫生和过敏情况，结果，34% 的人说卧室是最容易打喷嚏的地方，在卧室里过敏最严重，33% 的人说客厅最容易诱发打喷嚏之类的过敏症状，只有 18% 的人说过敏最严重的地方是家里的厨房。没错，卧室，这个我们休息放松的地方，现在成了屋子里最脏的地儿。罪魁祸首是螨虫吗？不是啊！罪魁祸首是没有勤换床单！17% 的英国人每个月换一次床单，12% 的英国人每两个月换一次床单，我怎么觉得这个频率挺勤快的啊。如果你想避免过敏，勤换床单和枕套，另外可以试着用吸尘器吸吸床。毕竟，过敏很难受，鼻子会痒，眼睛也会痒，皮肤还会起红疹。
其实螨虫自古就与我们共存，但直到1965年我们才发现它们。我们直到彩色电视机都已经发明了，还没有注意到像床上的螨虫这样的微生物。所以，我们现在对微生物的世界了解的很少，这就没什么好大惊小怪的了。根据《大英百科全书》的记载[3]，1 公斤的土壤中可能含有 5000 亿种细菌。这就好像你随便跑到一个树林里，弯腰抓起一把泥土握在手里，会有100亿个细菌被你抓在手上，其中的大多数都是不被科学界所了解的。就现在，在你的手里，大约有100万个胖乎乎的酵母菌[4]，20万个毛茸茸的霉菌，以及大约1万个原生动物，包括我们最熟悉的变形虫。还有各种轮虫、扁虫、圆虫以及其他一些微生物，统称为潜隐体。潜隐体[5]是生活在黑暗中、生活在相对湿度较高的条件下的小动物的总称。它们可能藏在岩石下面的潮湿土壤中，或者躲在正在分解的树皮里。它们生长的环境，温度和湿度都不会出现巨大的波动，特点就是气候凉爽湿度高，而且避开了阳光等光源，很利于生长，所以它们的种类非常丰富。潜隐体中很大一部分都是我们所未知的东西，有很多微型动物都是潜隐体。但到目前为止，都没有人给出潜隐体到底有多少种类的预估。毕竟这是一种擅长潜伏的物种。
最全面的微生物手册《伯吉氏系统化微生物手册》列出了大约4000种细菌。上世纪八十年代，有两位挪威科学家在实验室附近的林地里，随便取了1克土壤。然后仔细分析了里面的细菌，他们发现仅仅是在这么一个小小的样品中，就包含了4000到5000种不同的细菌，超过了《伯吉氏手册》中的全部细菌数量。他俩又跑到几英里之外的海边，再次取了1克土壤样品，在里面又发现了另外4000到5000种细菌。威尔森对此评论说，“如果仅仅是在挪威的两个不同地方，取了两小撮不同的土壤，就能发现超过9000种微生物。那么，想想看，在全世界的所有宜居地带，该有多少的微生物等待着我们去发现。”有人估计过，大约是4亿种。在查阅资料的过程中[6]，我发现，目前被引用最多的两个数字是，每升海水中有 20000 种细菌，和每克土壤中有 10000 种细菌。权威的美国地理协会似乎并没有投入太多精力去研究这个问题。目前主流的观点仍然和多年前挪威科学家的估算是一致的，每克土壤中有 2000-10000 种细菌。有一位叫 Gans 的科学家对此的估算数值是 100 万，对，每克土壤中有 100 万种细菌，数量可观。你不要以为研究土壤中的细菌，只是为了细究一个数字。事实上，它还为抗生素的开发做出了贡献[7]。可能很多人不相信，人类已经有近 30 年没有开发出新的抗生素了，现有的抗生素其实只是过去品种的升级。但 2015 年 1 月，《自然》杂志[8]详细介绍了一种全新的名为“德克萨宾（Texabin）”的抗生素。这种抗生素是用一种新技术分离出来的。你可能有所不知，大多数抗生素都是来自土壤微生物产生的抗微生物化合物，但之前只有 1% 的土壤细菌可以在实验室中培养。而《自然》杂志介绍了一种新技术，叫作 iChip，能培养出高达 50% 也就是一半的土壤细菌，大大增加了开发更多抗生素的可能性。这种叫德克萨宾的抗生素已经被证明对小鼠是无毒的，但什么时候能进行人体的临床试验尚不可知，应该还是比较遥远的。研究人员希望，就算德克萨宾最终不能成为人类新的抗生素，iChip 这项技术也可以在与抗菌素的耐药性的战斗中取得突破。
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大自然依旧保持神秘的第二个原因就是我们没有找对地方。在《生命多样性》一书中，威尔森描述了一位幸运的植物学家，他在婆罗洲10万平方米的丛林中四处走了走，就发现了1000种有花植物，这个数量超过了以往在整个北美发现的总和。这些植物并不难发现，仅仅是因为过去没有植物学家去那里找过，才会被忽略掉。肯尼亚国家博物馆的梅斯说，他有一次去了一片“云林”。在肯尼亚，山顶上的树林被称之为“云林”。只用了半个小时，据他描述“不是特别仔细的搜寻”，就发现了四种新的倍足纲节肢动物，其中有三种是属于新的“属”。他还发现了一种新的树种，梅斯说那是“好大一棵树”啊，他还特意伸直了他的胳膊打比方，就好像在与一位胖舞伴跳舞一样。云林生长在高原的顶部，有时几百万年都无人问津。梅斯说，“它们为生物提供了理想的气候环境，但很少有人去研究。”记得上期节目里说过，美国密尔沃基公共博物馆的古生物学家西恩领导了一批志愿者，花了两年时间，从 1989-1991 年，一共发现了超过 1000 种恐龙的遗骸，人类所拥有的恐龙化石的数量就此翻了两倍。梅斯这里的情况和西恩遇到的，差不多。不过这几位都是幸运的，他们寻找物种的地儿都是素材丰富的档案馆。简而言之，他们找对了地儿。那对于神秘的大自然，哪里是最好的资源库呢？答案就是热带雨林。
热带雨林的总面积仅仅只占了地球表面积的6%多一些，不到 7%[9]，但是它们哺育了地球上大约一半的生物，抱括动物和植物。这些植物中的大部分还不为人知，因为很少有人费心去研究。这里要特别提一句，这些植物中有很多可能是极为宝贵的，因为它们可能具有药用价值，值得进一步做药用性的检测。根据美国农业部官网的信息[10]，在药剂师指导下于药店购买的 40% 的药品或保健品都是从植物中提取出来的。这里先提一句，用现代方法提取植物中的有效成分作为药用，并经过临床测试的，其实就是现代药物了，并不是传统医学。官网上举出的例子有从南美金鸡纳树树皮中提取的奎宁，它可以缓解疟疾，而甘草被用于咳嗽药中的历史已经超过 3500 年了。还有一种美国独有的本土植物叫作北美甘草，它的叶子和根可以治疗儿童的牙痛、发烧、嗓子疼和咳嗽。现代医学其实也重视草药，区别在于，现代医学有提纯的过程，而传统医学既没有提纯的思想，也没有提纯的技术。用水煮和酒精浸泡，都难以达到提纯的目的。草药作为药品，通过 FDA 检测的多吗？很遗憾，不多。根据维基的数据，从 1999-2012 年，申请药物测试的草药数量有数百种之多，但最后通过 FDA 测试、被证明有药用价值的只有区区两种[11]。至于草药作为保健品，农业部也友情提示，FDA 只监测药品，1994 年通过的“膳食补充剂健康与教育法案”剥夺了 FDA 对维生素、作为保健品的草药和其他膳食补充剂的监管权力，所以，要记住，FDA 并不监管任何作为保健品的草药。
请你记住，我有时候会批评中草药，但这并不意味着我否认热带雨林中这些宝贵植物的价值。多少个世纪以来为了逃避食草动物的啃食，它们被迫进化出了复杂的化学防御措施，丰富而迷人的化合物质就是这么来的。根据维基 Medicinal plants （药用植物）的词条显示，国际每年进行出口贸易的被认为有药用价值的植物数量在 5-7 万种，2012 年的贸易额是 22 亿美元，而2017 年这一潜在市场的交易额可能高达数千亿美元[12]。两个数字相差比较大，可能一是因为统计问题，二是因为有些交易是非法的，但上升的趋势是明显的。我想，每一公顷森林的消失都很有可能让我们丧失宝贵的药物资源。要知道，化学家们使用一种叫做组合化学的方法，在实验室中一次只可以生成4万种化合物，但这些都是随机的产物，多数都没什么用处。但是自然界中的每一个分子都大不一样，用《经济学人》里的一句话说，它们“经历了超过35亿年的进化，通过了大自然的终极审查。”
其实，寻找未知生物并不一定非要到偏远的地方去旅行。福泰在《生命：一部未经授权的传记》（Life: An Unauthorized Biography）一书中记述了一种远古的细菌在一间乡村小酒馆的墙上被发现的事。被发现的最重要的原因就是，好几代男人都在上面撒过尿。和另外几个因素一起，共同促成了这项发现。比如青霉素的发现者亚历山大·弗莱明在发明青霉素以前，就是一个热爱工作坚持不懈的拼命三郎。 1921年时，他得了一次感冒[13]，不断地流清水鼻涕，但他不愿意休息，带病坚持做实验。然后一边做实验一边流下的鼻涕落在了培养细菌的实验平板上。他当时也没在意，第二天，他发现清水鼻涕周围出现了抑菌环。弗莱明立刻想到这可能是因为鼻涕中含有一种未知的杀菌物质。接着他进行了一系列的研究工作，最后发现人体的分泌物，比如唾液、泪液、痰液以及各种粘液里都含有这种抑菌物质，他把这种物质命名为溶菌酶。所以，有时候感冒也不完全是件坏事，或许能成为发明创造的灵感呢。不过这个故事是不是真实的，还有待商榷。但我想，发现未知的生物，首先需要的是正确的科学方法，你可能还需要罕见的运气，就像故事里的尿啊鼻涕啊意外地给了你灵感。然后你还得付出坚持不懈的努力，另外可能还有一些别的无法确定的因素掺和在其中。
第三个原因是专业人才不足。有一句电影台词流行过一阵子，21世纪最贵的是什么，人才！这句话其实放到任何一个时代任何一个领域，都通用。具体在探索大自然这件事上，需要我们去发现、复查、记录的东西实在太多了，远远超出了能做这些事情的科学家的数量。这里有一个鲜活的例子。我们以一种生命力极强但鲜为人知的叫作“吸螨”的微生物为例，这是一种几乎可以在任何东西上生存的微生物。当环境恶劣时，它们会紧紧地蜷缩成一个密集的形状，关闭新陈代谢，等待环境变好。在这种状态时，你可以把它们扔到沸水中，或是冰冻到接近绝对零度，这可是连原子都要投降的低温。然而，一旦当这样的折磨消失，返回到一个更舒适的环境中，它们就会奇迹般的舒展开来，继续活动，好像什么也没有发生过一样。人类大约已经发现了450种吸螨，主要根据外观形态来区分它们[14]。但是，没人知道，它们究竟一共有多少种，哪怕只是个大致的概念也没有。在上世纪早期，对于吸螨的发现几乎都要感谢两位业余人士的执着工作。他们就是詹姆斯·穆雷和戴维·布莱斯。他们所描述的吸螨的种类占到了目前总数的 30%，约为 120 种[15]。到了上世纪末，来自韩国的研究人员在韩国东部的 18 个陆地或淡水栖息地里采集了 25 份样本，这些样本中共发现了 38 种新的吸螨。布莱森有一个风趣的比喻，吸螨在全世界各地广泛存在，但你如果把全世界所有的吸螨专家都请到家里来吃饭，也无需到邻居家借盘子。
其实即使是像真菌这样既重要又无处不在的生物，也没有吸引到人类太多的关注。真菌随处可见，形式多样，比如蘑菇、霉菌、酵母、马勃等等。几乎人人都知道真菌的数量庞大。如果你把一块普通的一公顷草地中的所有真菌都收集起来，一公顷也就是长100米宽100米，相当于八个篮球场的大小，你能收集到2800公斤[16]的真菌，10公斤一袋的大米有 280 袋啊，可以堆满两间15平米的房了。真菌可不是无足轻重的生物。如果这个世界少了它们，也就不会再有马铃薯枯萎病、香港脚这些讨厌的疾病了，但同时，这世上也就没有了酸奶、啤酒和奶酪这样的美食。作为吃货，我选择，留下它，虽然这也不是我能决定的。目前已知的真菌总数大约是12万种，但据估计，它们的总数可能高达220-380万种。大量的真菌学家效力于奶酪、酸奶等食品的工业生产领域，所以很难统计到底有多少人正在真菌研究的领域里埋头苦干，但我敢说他们的人数肯定要远远少于待发现的真菌种类。不过呢，真正有价值的真菌可能并不是太多。以最常见的酵母菌为例，根据美国科学基金会的数据，虽然酵母菌市场的估值超过 30 亿美元[17]，而且酵母菌在食品饮料、生物燃料和饲料添加剂等多个领域中都被广泛使用，但是真正能在工业中使用的酵母菌种类却很少。实际存在着至少1500 种可以使用的酵母菌，但我们完全没有物尽其用。
好了，今天我给你说的是大自然依旧保持着神秘，我们无法脱下它神秘外衣的原因有三个：一、大多数生命太小，容易被忽略；二、我们没有找对地方，发现的生物数量往往太有限；三、专门进行物种研究的人才并不多。好了，下期接着聊。
[1]http://www.healthnewsdigest.com/news/Guest_Columnist_710/Mattress_Protection_for_Health_printer.shtml
[2]http://www.dailymail.co.uk/health/article-2614829/Dirty-bedrooms-triggering-allergy-epidemic-20-Britons-change-bedding-MONTH.html
[3]https://www.britannica.com/science/soil
[4]http://www.theunitygardens.org/uploads/1/4/5/0/14506314/composting_101.pdf
[5]https://en.wikipedia.org/wiki/Cryptozoa
[6]https://www.researchgate.net/post/Does_anyone_have_good_and_recent_estimates_of_bacterial_diversity
[7]https://www.metafilter.com/145922/Resistance-is-futile
[8]https://www.nature.com/articles/nature14098
[9]http://www.rainforestfoundation.org/commonly-asked-questions-and-facts/
[10]https://www.fs.fed.us/wildflowers/ethnobotany/medicinal/index.shtml
[11]https://en.wikipedia.org/wiki/Medicinal_plants
[12]https://en.wikipedia.org/wiki/Medicinal_plants
[13]http://www.fordras.com/lysozyme/
[14]https://en.wikipedia.org/wiki/Bdelloidea
[15]http://www.quekett.org/starting/microscopic-life/bdelloid-rotifers
[16]http://mycorrhizae.com/wp-content/uploads/2013/03/Biological-Approaches-to-Farming-PDF.pdf
[17]https://news.science360.gov/obj/story/ab5865af-4d13-4af5-bd0e-49fc23b69a7e/insects-help-find-new-yeasts-big-business
