数不尽的萤火虫

      中国有悠久的萤火虫文化。早在先秦时期的《诗经》中，萤火虫就成为先民的关注对象，诗中“町畽鹿场，熠耀宵行”就是描述萤火虫的。古代诗人常借萤火虫抒情达意，唐代杜牧的“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤”，便是千古绝唱。“囊萤夜读”的故事家喻户晓，也曾激励过无数学子发奋努力。

      现代人是不再需要“囊萤”来夜读了。到20世纪40年代，科学家受萤火虫发光器的启发，发明出荧光灯。萤火虫发出的荧光是一种生物光，它不同于其他的光会伴生热量的损耗，是目前已知唯一已知没有热损耗的光源，因此也叫“冷光源”。荧光灯的发明大大提高了能源使用率，但与萤火虫的发光率相比还差得太远。

      最近，研究人员在研究萤火虫发光器时，还意外发现了一种锯齿状排列的鳞片，它可以提高发光器的亮度。科学家将其应用在二极管（LED）的设计中，制作出模仿萤火虫发光器天然结构的LED覆盖层，可使其效率提高50%以上。这种新颖设计可能会在几年内应用在LED生产中。

萤火虫特有的虫荧光素酶基因，在基因工程中也越来越多地作为遗传标记的首选来检测基因表达。人们不但利用萤火虫的基因检测癌细胞，还利用基因转移技术把萤火虫的基因转移到玉米中，较快地培育出新的具有抗病虫害的玉米新品系。

       萤火虫还是血吸虫病的防疫助手。水生血吸虫的幼虫吃包括钉螺在内的螺类，而钉螺正是血吸虫的唯一宿主。萤火虫体内的腺苷磷酸，可作为一种优异的检测剂来检测水的污染程度。萤火虫喜欢植被茂盛、水质干净、空气清新的环境，凡是萤火虫种群分布的地区，都是生态环境保护得比较好的地方。

遗憾的是，如今，萤火虫在部分地区已越来越少见。除了自然天敌外，人类成了萤火虫最大的“天敌”。美国一些医药公司为了获取萤火虫体内特有的虫荧光素和虫荧光素酶，出价购买萤火虫，导致人们大肆捕捉萤火虫。在日本，上世纪60年代的工业污染和城市扩张，致使萤火虫幼虫的生存率直线下降。

萤火虫求偶时，雌雄之间会发出特异的闪光信号以吸引异性并交尾。然而城市的亮光干扰了它们的闪光交流，当萤火虫感知到外界灯光时，就会停止发光、飞行、求偶，最终导致种群减少甚至灭绝。去年夏季一些城市刮起萤火虫展览热，千里迢迢从外省引入萤火虫，然后在公园放飞。但萤火虫的很多种类年复一年地在同一栖息地聚集、交配，即使栖息地遭到破坏，也不会迁往别处。萤火虫成虫的唯一使命就是繁殖，寿命很短，长的也就十几天。萤火虫本就不适合长途迁徙，目的地栖息环境又不太合适，它几乎活不了几天，繁殖就更是不可能了。不少专家为此呼吁：与其引进萤火虫，不如改善自然环境。

      那些曾在林间泽畔“熠耀宵行”的萤火虫，如今已与我们渐行渐远，靠人工引进不能“引”来它们的回归。萤火虫是自然的，也是文化的，但归根结底是自然的，因而要靠自然来解决。而且，保护萤火虫不能光着眼于一个物种，而是要通过保护整片栖息地来保护许多物种。如果做到这一点，引来的肯定不只萤火虫。萤火虫如是，熊猫如是，白鹳也如是……总之，我们应多想想如何对自然更友好，与万物共存共荣。

                                            （摘编自《新华文摘》2014年第13期）

鲸鱼用“方言”说话

    今年公开的一项研究结果显示，鲸鱼的交流语言比人们原以为得更加完善丰富。鲸鱼的声音指令广泛，例如呼唤它们年幼的孩子、寻求可能的配偶，甚至表达情感，都有不同的表达方式。研究人员已经识别出了驼背鲸的622种社交声音，他们的报告在夏威夷召开的美国声学学会和日本声学学会联席会议上公开。

    鲸鱼的社交声音短暂，并不是一个模式，与它们的冗长、复杂的“歌声”截然不同。这项研究为鲸鱼会用比人们预想的更有意义的语言表达自己增加了证据。昆士兰大学兽医学院丽贝卡·杜洛普负责这项研究工作，她说：“我不是说这是一种语言，因为，鲸鱼不会像人类一样有规律地将声音连在一起，就像将单词连在一起组成句子一样。它更像是一个简单的词汇。”科学家对沿着澳大利亚海岸迁徙的60只鲸鱼进行了跟踪研究。使用静音水听器阵列的传感装置检测音波，而后，将听到的声音与鲸的各种活动和背景联系起来。

    他们识别出了622种不同的声音，分为35种基本类型。其中包括雌性鲸发出的“沃普斯”声音，雄性鲸发出的“斯沃普斯”声音，鱼群分开时发出的“亚普斯”声音，以及表达生气的高叫声。除发声之外，研究人员发现，鲸还会用肢体语言传递信息，如破水而出，用尾部拍击海水，在水下吹泡泡等。鲸以冗长而复杂的“歌声”出名，但是，有时，它们也会将短的声音单元一个个吐出，而不是用唱的方式，尤其是雄性鲸想要追求配偶的时候经常会这样。杜洛普说：“歌声是一种高声广播的信号，两只鲸同时唱歌就一定会把听者弄糊涂。如果它想要引起异性的注意，又不想让它的信号被别的‘歌者’给搅混，在这种情况下，它就会使用声音单元，可能会好点。”她认为，鲸鱼喜欢使用声音表达自己的一个原因是，在水中声音的传播好于光的传播，所以，对于鲸来说，视觉没有听觉重要。科内尔大学生物声学研究项目对脊美鲸进行了简单的研究，研究组指导克里斯多佛·克拉克表示，在研究人员正在致力于理解鲸的发声的时候，人类也在不断创造着更多的海洋噪音，如海运、石油和天然气的开发，水下娱乐交通等，我们的行为经常阻碍鲸鱼的交流。他说：“很多鲸的觅食地点非常传统，而且它们习惯沿浅海岸迁徙，现在，这些地方已经变得噪音最大，最拥塞，与一个世纪前相比，今天鲸能够交流听到声音的洋区已经缩减到一个小面积而已。”

    地球是宇宙中的一个地方，但决不是唯一的地方，也不是一个典型的地方。任何行星、恒星或星系都不可能是典型的，因为宇宙中的大部分是空的。唯一典型的地方在广袤、寒冷的宇宙真空之中，在星际空间永恒的黑夜里。那是一个奇特而荒芜的地方。相比之下，行星、恒星和星系就显得特别稀罕而珍贵。假如我们被随意搁置在宇宙之中，我们附着或旁落在一个行星上的机会只有1033分之一（1033，在10之后接33个0）。在日常生活当中，这样的机会是“令人羡慕的”。可见天体是多么宝贵。

    从一个星系际的优越地位上，我们可以看到无数模糊纤细的光须象海水的泡沫一样遍布在空间的浪涛上，这些光须就是星系。其中有些是孤独的徘徊者，大部分则群集在一起，挤作一团，在大宇宙的黑夜里不停地飘荡。展现在我们面前的就是我们所见到的极其宏伟壮观的宇宙。我们隶属于这些星云，我们所见到的星云离地球80亿光年，处在已知宇宙的中心。

    星系是由气体、尘埃和恒星群（上千亿个恒星）组成的，每个恒星对某人来说都可能是一个太阳。在星系里有恒星、行星，也可能有生物、智能生命和宇宙间的文明。但是从远处着眼，星系更多地让人想起一堆动人的发现物——贝壳，或许是珊瑚——大自然在宇宙的汪洋里创造的永恒的产物。

    宇宙间有若干千亿（1011）个星系。每个星系平均由1000亿个恒星组成。在所有星系里，行星的数量跟恒星的总数大概一样多，即1011*1011=1022。在这样庞大的数量里，难道只有一个普通的恒星——太阳——是被有人居住的行星伴随着吗？为什么我们这些隐藏在宇宙中某个被遗忘角落里的人类就这样幸运呢？我认为，宇宙里很可能到处都充满着生命，只是我们人类尚未发现而已。我们的探索才刚刚开始。80亿光年以外嵌着银河系的星系团催迫着我们去探索。探索太阳和地球就更不用说了。我们确信，有人居住的这个行星只不过是一丁点儿的岩石和金属，它靠着反射太阳光而发出微光。在这样的大距离里，它已经消失得无影无踪。

    但是，这个时候，我们的旅程只到达地球上的天文学所通称的“本星系群”。本星系群宽达数百万光年，大约由20个子星系组成，是一个稀疏、模糊而又实实在在的星系团。其中的一个星系是M31，从地球上看，这个星系位于仙女星座。跟其他旋涡星系一样，它是一个由恒星、气体和尘埃组成的巨大火轮。M31有两个卫星，它通过引力——跟使我呆在坐椅上相同的物理学定律——将矮椭圆星系束缚在一起。整个宇亩中的自然法则都是一样的。我们现在离地球200万光年。

    M31 以外是另一个非常相似的星系，也就是我们自己的星系。它的旋涡臂缓慢地转动着——每2亿5千万年旋转一周。现在，我们离地球4万光年，我们正处于密集的银河中心。但是， 假如我们希望找到地球的话，就必须将方向扭转到银河系的边远地带，扭转到接近遥远的旋涡臂边缘的模糊的地方。

    我们印象最深刻的是，恒星即使在两个旋臂之间，也像流水一样漂浮在我们的四周——气势磅礴的自身发光的星球，有些虽然象肥皂泡一样脆弱，却又大得可以容得下1万个太阳或1万亿个地球；有些小如一座城池，但密度却比铅大100万亿倍。有些恒星跟太阳一样是孤独的；多数恒星有伴侣，通常是成双成对，互相环绕。但是那些星团不断地从三星系逐渐转化成由数十个恒星组成的松散的星团，再转化成由百万个恒星组成的璀璨夺目的大球状星团。有些双星紧靠在一起，星体物质在他们之间川流不息，多数双星都象木星与太阳一样分离开来。有些恒星——超新星——的亮度跟它们所在的整个星系的亮度一样；有些恒星——黑洞——在几公里以外就看不见了。有些恒星的光彩长年不减；有些恒星闪烁不定，或以匀称的节奏闪烁着。有些恒星稳重端庄地转动着，有些恒星狂热地旋转着，弄得自己面貌全非，成了扁圆形。多数恒星主要是以可见光成红外光放出光芒；其他恒星也是X光或射电波的光源。发蓝光的恒星是年青的星，会发热；发黄光的恒星是常见的星，它们已经到了中年；发红光的恒星常常是垂亡的老年星；而发白光或黑光的恒星则已奄奄一息。银河里大约有4千亿个各种各样的恒星，它们的运转既复杂又巧妙。对于所有这些恒星，地球上的居民到目前为止比较了解的却只有一个。

    每个星系都是太空中的一个岛屿，它们与其邻居隔光年之距遥遥相望，我可以想象，在无数星球上的生物对宇宙的模糊认识是如何产生的：他们在开始的时候都以为，除了他们自己小小的行星以及他们周围的那些区区可数的恒星以外，再也没有其他的星星了。我们是在与世隔绝的情况下成长起来的，我们对宇宙的正确认识是逐渐形成的。

（节选自《宇宙的边疆》，有删节）

    无论是天文学家还是普通人，当我们眺望浩瀚星空的时候，每个人心里都不免有这样一种感觉：宇宙太宏大了，相比之下人类和地球都太渺小了。在这茫茫太空之中，有没有其他生命的存在？

    虽然人们曾一度想象火星上可能存在生命，但迄今为止，无论在火星还是在太阳系除了地球以外的其他天体上，人们都还没有找到过生命。

    以我们现在对生命的理解，液态水在孕育生命中扮演着极为重要的角色。能够存在生命的行星，既不能离中心恒星太近，因为那样会太热而导致水沸腾汽化；也不能离中心恒星太远，那样会太冷而导致水结冰。当然，由于大气气压的不同，其他行星上水的沸点和冰点可能与地球上有所不同，但也不会差得太远。而行星的温度在很大程度上取决于到中心恒星的距离。因此，恒星周围那些适于生命存在的距离范围，被称为宜居带，处在这些区域内且质量接近地球的行星，才是最有可能存在生命的行星。

    近年来，人们使用凌星法找到了很多行星，其中不少是在宜居带内。所谓凌星，是指行星从恒星前经过而挡住一部分恒星的光，这样我们观测到的恒星的亮度会略微减弱。如果我们长期以高精度的设备来监测恒星的亮度，就会发现这样的凌星事件。通过周期性的凌星事件，我们可以确认系外行星的存在。当然，凌星发生的条件是，地球与恒星的连线恰好在这些行星的轨道面上，显然大部分系外行星的轨道面并不满足这一条件。不过，我们总还是有可能幸运地观测到一小部分系外行星。

    开普勒卫星是美国于2009年发射的一颗天文卫星，专门“盯着”天鹅座的一小块天空中的恒星，通过凌星法寻找行星。现在，经过几年观测，已经找到了一些宜居带内的类地行星。目前，这些行星大部分还是所谓的“超地球”（指质量明显大于地球，但小于巨行星的行星）。当然，这并不奇怪，因为行星越大，就越容易被发现。不过，开普勒卫星已经发现了一些有待证实的候选行星，其大小可能与地球差不多，而且有的位于宜居带内，因此在它们上面也有可能存在生命。

    在已发现的这些系外行星中，有一些就像我们的太阳系一样，是几个行星在一个系统内。当然，那些现在还只发现了一个行星的系统，也很可能其实有着更多的行星，只不过还没有被我们发现而已。

    由欧罗斯博士等人组成的团队，利用“开普勒”镜首次观测到一个双星系统中，有两个行星围绕一对恒星运转，这一新发现的双星系统被命名为“开普勒-47”。这一系统中的一个恒星具有类似太阳的体积，另一个的体积则仅有前者的三分之一。两个行星的大小则与海王星接近，它们在相当近的轨道上围绕双星公转，而且最外围的那颗行星还恰巧处在宜居带内。不过，这个双星系统中很可能存在第三个行星，但这需要进一步的研究证实。

（选自陈学雷《寻找太阳系外的地球》，有删改）

既然自然选择表现为竞争，它使各个地区的生物都得到适应与改良，而这仅对同时同地生物的关系而言是如此。所以某一地区的物种，虽然一般说来是为这个地区独创的，并且特别适合于那个地区的，但却会被从其他地区迁移来的、驯化的物种所打败和排挤掉。对此，我们不必惊奇。自然界的一切设计，就我们所知，并不是绝对完美无缺的，即使是我们的眼睛也不例外。或许其中的一些构造甚至不合情理，对此你也不必惊奇。为了抵御外敌，蜜蜂舍身刺敌；大量雄蜂的产生，却仅为单纯的交配，交配结束便被它们能育的姊妹们杀死；枞树花粉惊人地浪费；蜂后对于其能育的女儿们存有本能的仇视；姬蜂在毛虫体内求食；以及诸如此类的其他例子：都不足为奇。依照自然选择学说，真正奇怪的倒是没能发现更多完美无缺的例子。

……

再看一看本能吧。某些本能虽然神奇，可是根据连续、微小、有利变异的自然选择学说，它并不比身体构造更难解释。这样我们就可以解释为什么自然在赋予同一纲中不同动物的许多本能时是采取循序渐进的方式进行的。我曾试图用级进原理来解释蜜蜂那令人叹为观止的建筑能力。习性无疑常对本能的改变起着重要的作用，但它并不是不可或缺的，就像在中性昆虫中所看到的那样，它们并无后代来遗传其长期连续的习性效果。根据同属内的所有物种都是从一个共同祖先而来，并且继承了很多共同的性状这一观点，我们就可以理解为什么边缘物种虽处于极不相同的生活条件下，但仍具有几乎相同的本能。例如：为什么南美洲热带和温带的鸫类，与我们英国的那些物种一样，要在其所筑的巢内糊上一层泥土？根据本能是通过自然选择而缓慢获得的这种观点，当我们发现某些动物的本能并不完美和易于发生错误，甚而许多本能还会使其他动物受害时，就无须大惊小怪了。