进化生物学家研究超级英雄的荒谬身体

进化生物学家 Shane Campbell-Staton 喜欢阅读漫画书，几乎和他研究稀有动物一样。现在，他将自己的双重爱好结合在一档新播客节目《超级英雄的生物学》中，由同为极客的 Arien Darby 共同主持。该播客使用漫画人物来探索科学和技术领域的伟大创意。Campbell-Staton 最近接受了 Nexus Media 的采访，谈论了他的新项目、他最喜欢的超级英雄以及他正在进行的关于气候变化如何推动进化的研究。本次采访经过编辑，以保证篇幅和清晰度。

你有一个播客节目，专门讨论超级英雄的生物学。哪些超级英雄？

我们尝试从漫画世界中选取人物，不仅仅是超级英雄，还包括其他科幻人物——恐龙、机器人、巨型怪物。我们用它们作为原型来探索事实与虚构的交汇之处。

让我们来谈谈蜘蛛侠，这是你的前两个播客的主题。

可以说，彼得·帕克与漫画世界中其他超级英雄的不同之处在于他使用这些蛛丝。这些蛛丝是他个性的重要组成部分。而且蜘蛛侠不会像蜘蛛那样产生蜘蛛丝。他必须对其进行改造。

因此，在这种情况下，第一个问题是“他会从什么中得到灵感？”显然，世界上的蜘蛛种类繁多。如果你想开发一种工具，你需要进入现实世界，看看动物们是如何想出极端的解决方案来解决类似的问题的。这是一种非常有效和流行的方法，科学家们可以用它来解决现实世界中出现的问题。这就是所谓的仿生工程。

当我们考虑蜘蛛侠时，一个问题是：“蜘蛛网真的能达到我们在漫画书中看到的效果吗？”如果我们看看蜘蛛丝的生物力学，答案是肯定的。蜘蛛丝非常坚固，用途广泛。蜘蛛丝的牵引线比钢铁还要坚固。如果你把它放大到蜘蛛侠织出的网的大小，它们可以很容易地支撑他的体重，帮助他抓捕坏人。

那么 Flash 怎么样？

闪电侠的主要故事情节之一是他能够在平行宇宙之间移动。有无数个以略微不同的频率振动的平行世界，在这些不同的宇宙中，超级英雄和其他角色的版本也略有不同。他们永远不会相遇，也永远不会看到对方，因为他们以不同的频率振动。闪电侠能够从一个宇宙振动到另一个宇宙，这让他能够探索整个 DC 漫画多元宇宙。

如果我们跟随闪电侠的冒险，你不仅会在大多数平行地球上看到相同的物种（例如人类），还会在每个地球上看到相同个体的不同变体。思考多元宇宙会引发一个问题：“如果每个地球上都有 45 亿年的独立进化，而且每次都得到几乎完全相同的结果，那么这对进化过程意味着什么？”

这是进化生物学中的一个经典问题：如果你重演进化的轨迹，你会一遍又一遍地得到相同的结果吗？这是人们几十年来一直在追寻的问题。在某些情况下，在现实世界中，我们看到答案是“是”。如果面临相同的环境挑战，自然选择会让独立进化的谱系走上非常相似的轨迹。

另一方面，也有一些偶发事件，比如鸭嘴兽之类的奇异现象。它有喙和海狸尾巴，用于在水中导航并找到小龙虾和甲壳类动物等。有很多动物生活在非常相似的栖息地，生活方式也非常相似，但它们都与鸭嘴兽没有任何相似之处。

DC 多元宇宙是终极生物实验。

没错。在现实世界中，我们只有一个地球，但现实世界中的科学家可以通过多种方式研究可重复性。在某些情况下，他们会研究岛屿，这些岛屿充当着独立的宇宙。在其他情况下，他们会观察培养皿中细菌的进化。一个装满培养皿的实验室代表着一个多元宇宙。你可以给独立进化的细菌谱系同样的挑战，看看它们是否能找到相同的解决方案。这并不像闪电侠那样穿越 DC 多元宇宙那么酷，但非常相似的技术正被用于探索现实世界中进化的可重复性。

您是怎样进入漫画界的？

我其实很晚才开始接触漫画，当时我还是一名在哈佛读博士的研究生。在写论文的过程中，我开始感到压力很大。我需要一些智力糖果，一些让我摆脱学术严谨的东西。

我记得有一天晚上我走过哈佛广场，路过一家地下漫画书店，在橱窗里我看到了一本漫画书。那是一本超人大战穆罕默德·阿里的漫画书。封面很大，很经典，穆罕默德·阿里与超人对决，他们都戴着拳击手套，我想，“我得看看这场对决会如何结束。”超人和穆罕默德·阿里在一个有红色太阳辐射的房间里对决，这基本上让超人变成了人类，穆罕默德·阿里狠狠地鞭打了他的屁股。那是我买的第一本漫画书，它让我着迷。

我回到书店买了几本不同的漫画书，这是我写论文时的罪恶快感。当我在看漫画书时，我开始想出所有这些非常奇怪的问题。漫画书中会出现某种场景，我会想知道其背后的生物学原理。这种想法变得如此根深蒂固，以至于我在哈佛大学教授了一门关于超级英雄生物学的小课程。我们谈论蝙蝠侠。我们谈论钢铁侠。我们谈论僵尸。我们谈论闪电侠和其他一些漫画人物。很多本科生从这门课程中学到了很多他们在入门生物课上会学到的经典思想。这就是播客的诞生。

我将于 7 月开始担任加州大学洛杉矶分校的助理教授，这实际上是我在加州大学洛杉矶分校教授的第一门课程。我们讨论的内容涵盖从进化和生理学到脑机接口和人工智能等方方面面。

您研究动物如何适应气候变化。您在播客中谈论气候变化吗？

在上一集中，我们讨论了侏罗纪公园和复活远古物种。显然，这是一个非常有趣的话题。我采访了专注于保护遗传学和远古物种基因组的遗传学家贝丝·夏皮罗，我们讨论了是否有可能从恐龙身上获取 DNA，以及我们如何从灭绝物种中获取基因来创造活生生的动物。想想这些真的很有趣，但最后一个问题是“我们为什么要这样做？”

如果我们不打算复活远古恐龙，也不打算边吃棉花糖边看它们活动边玩得开心，那我们为什么要在这项技术上投入这么多呢？事实上，同样的技术现在正被用来帮助保护濒临灭绝的物种，并有可能让那些因人类活动而灭绝的物种复活。

我们刚刚得知最后一头雄性北方白犀牛死了。显然，我们有渡渡鸟、旅鸽和黑足鼬等濒临灭绝的物种。这带来了基因拯救的想法。能够修改一个物种的基因组，并将这些基因组的改良版本重新引入野生种群，以帮助它们恢复——同样的技术也需要让猛犸象复活。

您的研究重点关注哪些物种？

我生性喜欢爬虫，所以我主要研究爬行动物和两栖动物。我最近的工作主要是研究气候变化如何影响野生种群的形态和功能。去年，我发表了一篇论文，研究了 2013 年至 2014 年冬季席卷东南部的极地涡旋风暴的影响。极地涡旋是一种围绕两极旋转的北极气流模式。随着地球变暖，两极的变暖速度比中纬度地区更快，这导致这种模式变得更加波动，并将这些周期性的极地气流送到中纬度地区。在北美，它导致了这些极端寒冷事件。

碰巧的是，2013 年末，我正在研究一种爬行动物——绿蜥蜴——的耐寒性进化。这种蜥蜴原产于美国，但它的祖先来自气候温暖、热稳定性极高的古巴。所以我有这些种群的耐寒性数据。我有基因表达数据。

因此，我利用这次事件问：“在这场风暴的幸存者中，我们是否看到了自然选择的迹象？”答案是“是的”。我们发现，在物种分布范围的南部，风暴的幸存者比风暴前的种群更耐寒。

人们经常谈论气候变化，说它发生得太快，动植物都无法适应，因此在如此短的时间内看到这种变化令人感到惊讶。

我认为这是我们越来越理解的事情。当我们思考当代进化时，这是一个只有几十年历史的领域。现在，我们开始看到越来越多的人专注于试图了解人类对环境的干扰不仅影响生态和灭绝、基因流动和物种分布，还影响进化过程。我们开始看到世界各地的动物正在适应的证据。

杰森·蒙希-索思 (Jason Munshi-South) 在纽约市从事一项研究，研究适应城市环境的老鼠，他发现饮食中存在非常明显的选择迹象。生活在城市的老鼠吃了很多人们留下的垃圾食品，而生活在更自然栖息地的老鼠则吃草、种子、昆虫等食物。因此，与消化过程有关的基因似乎在城市和自然栖息地之间出现分化。

污染也是一个因素。安德鲁·怀特黑德的团队一直在研究一种叫做鳉鱼的小鱼对污染的适应性。他发现这些动物曾多次在这些污染严重的水域定居，我们在基因组的某些部分看到了这些重复的选择特征，这些特征帮助它们应对这些污染水域带来的有害影响。

这似乎值得我们稍微谨慎乐观一下。

我认为，当你听说万物正在适应性进化时，很容易认为一切都会好起来，但我们仍然不知道真相。因为问题是，当我们谈论自然选择时，这是有代价的：死亡。当你面临造成大量死亡的极端压力时，留下的个体会更好地适应，但与此同时，所有本应存在于种群中的遗传变异都会消失，因为一切都沿着这一特定轨迹发展。

在极地涡旋风暴的情况下，如果下次发生干旱怎么办？或者热浪来袭？那些可能更适应这些事件的谱系现在可能已经消失。我们只是不知道。需要收集更多的数据来了解不同类型的选择压力——从极端天气事件到城市化再到污染——如何在更长的时间内发挥作用，以确定谁能幸存，谁能死亡，以及这如何转化为灭绝、物种形成和其他重要的生物过程。

那么，你最喜欢的超级英雄是谁？

这很有趣，因为我认为我最喜欢的超级英雄大多是科学家。蜘蛛侠显然是我的最爱。彼得·帕克是漫威宇宙中最聪明的人之一。布鲁斯·班纳——我喜欢绿巨人。他是我最喜欢的角色之一。蝙蝠侠显然是经典。这个角色有太多东西，太多深度和历史。他有你在许多其他角色中看不到的黑暗面。

随着播客的进行，我们将继续思考外星人、巨型怪物、机器人、人工智能以及所有这些奇幻的想法，并探索它们背后的科学。我认为将这些对话带到现实世界非常重要。我们从四面八方获得了如此多的信息。这些信息不一定都来自可靠的来源。如果我们能够在面对漫画超级英雄等奇幻想法时进行这种心理练习，将事实与虚构区分开来，也许这将有助于我们在面对气候变化等更严重的问题时更好地辨别事实与虚构。

Jeremy Deaton 为 Nexus Media 撰稿，这是一家涵盖气候、能源、政策、艺术和文化的联合新闻通讯社。您可以通过 @deaton_jeremy 关注他。