自带齿轮的蝉

三和君

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最近，《科学》杂志刊登了一位英国教授的文章。他的孙女在花园里逮到一只很常见的鞘翅瓢蜡蝉幼虫。这种瓢蜡蝉科的昆虫在古北界（涵盖欧亚大陆的北部，包括整个欧洲和中国秦岭以北）非常常见，幼虫可以跳得很高。在高倍数显微镜下，他观察到这只幼虫前后腿之间居然有一种半齿轮装置，以保持协同性，这样，就能够用最小的力气跳出最远的距离。这是人类有史以来第一次在生物身上发现到齿轮装置。

齿轮和车轮算是同一类传动装置，所以这个发现也部分回答了很久之前的一个疑问：为什么其他生物没有类车轮装置？科学家不肯承认自己的发现不足，所以只好绞尽脑汁去想为什么不能。我印象深刻的一个答案是，车轮效益的发挥在于道路的有无。如果没有道路，车轮还不如四蹄跑得快。可是我们也有大草原、大平原、大沙漠啊！这个发现证明，道路确实是一个限制，但是进化，或者说环境的压力，可以让生物脱离人类的视野，发展出类似的装置。

蝉科其他昆虫也有类似装置。这些装置起源于什么时间？我们一无所知。但是这个研究给我们更大的启示——我们所观察的，乃是人类视野下的运动，所以会不自觉地带入人类的视角，谈到车轮和齿轮的时候，就只能想象出车辆奔驰在大道上的景象，而无法考虑为什么只要一个轮子、半个轮子呢？

所有的生物都是DNA和RNA所控制的蛋白质生物，所以，所有的生物都使用类似的物理化学过程。大多数生命是以太阳能为驱动，用几十亿年的时间进化出来的一套精妙的能量传递和转换系统。它应用了所有的手段，让所有该有的化学反应都能在一个很狭窄的温度区间内（0℃至50℃）发生，而且这些反应能够环环相扣，以最节约和最方便的方式完成。人体需要非常多的能量来维持这个低温反应系统的运转，即使你什么都不做、什么都不思考。

为什么反应温度必须局限这个温度范围？因为碳基生物的DNA和蛋白质只有在这个温度才有活性。数亿年的进化不断锻炼这一套化学反应，将它们包容在某一个肉身内，以更完美的方式驱动爪牙的萌发、口齿的磨砺、捕食、交配。不成功的物种只会静悄地死去，永远不知道失败的原因，只是因为自己体内的某一个酶反应速度比竞争者慢一点。

但是在工业社会，这种反应不再受限于温度和压力，以及环境，所以以目前工业界的眼光打量自然界的这些精妙反应，就会有“弃之可惜，食之无味”的感慨。在生物体内的小锅小碗里弄出来的手工定制，未必适合现代生活的大规模生产。这就导致目前我们所看见的“仿生学”就像驴子前面的胡萝卜，或者猴子眼前掉到水底的月亮。

不过这也有一个好处，就是时时刻刻提醒人类的眼界有多么宏大，思维就会有多么狭隘。这个狭隘来自人类对自己的过分自信，无论是智慧设计论，还是拉马克进化论，背后都以现有的生物结构完美为基础。所以很多挑战达尔文进化论的第一个质问就是，半个眼睛有什么用处？提这种问题的人，所想象的不是许多生物没有眼眶、眼皮，只有若干感光细胞的某种器官，而是直接剥掉眼皮、视网膜等结构的人眼。鞘翅瓢蜡蝉的出现是还击他们的绝好证据，半个轮子又有什么用呢？只有幼虫才有的半个轮子又有什么用处？而且这种轮子的功能并非传动，而是制控——进化的开始可能根本连一个轮子都没有，只有几个突起。而最简单的突起，提高了跳跃的效率，使得拥有这种基因的生物跳得更远，更容易生存。

严肃说来，并没有所谓的仿生学——我们就是所有生物中的一个，我们跟其他动物分享着或近或远的血缘，以及基本一致的生理代谢，我们不过是在研究自己而已。从某种意义上说，这种狭义的“仿生”带给我们的更多的是哲学的思考，而非实践的启发。endprint