本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,僅反映作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點
“別碰那些蜘蛛網!”
幾十年前,我和我的妻子在一個馬場工作,那裡明確指示所有人永遠不要清理穀倉內的蜘蛛網。當然,主人自己偶爾會非常小心,幾乎像外科手術般地移除一些目標明確的舊蜘蛛網,但大多數蜘蛛網始終保留著。解釋?蜘蛛不打擾任何人,而蒼蠅和蚊子則打擾馬和人。
另一方面,為了平衡,有一句古老的塞爾維亞諺語是這樣說的:“如果沒有風,蜘蛛網會覆蓋天空”
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我猜想每次有人抱怨秋天席捲全國的強勁東風科沙瓦時,都會說這句話。
而這種情況——蜘蛛網覆蓋天空——正是馬克·吐溫的故事《Some Learned Fables, For Good Old Boys And Girls》中發生的事情,其中以蜘蛛先生作為主要角色之一。我小時候一遍又一遍地讀吐溫的短篇小說。現在仍然喜歡。
為什麼我們如此迷戀蜘蛛,在現實生活中、神話中和流行文化中?我當然是,一直都是。
有小小姐莫菲特和伊茨比茨蜘蛛。
小時候,我看了老電影《塔蘭圖拉毒蛛》,印象非常深刻。後來我情不自禁——必須看了《八腳怪》和《蜘蛛恐懼症》。是的,還有蜘蛛俠,儘管它有科學上的……呃,穿幫鏡頭。
當然,我知道阿剌克涅和關於美臀仙女蜘蛛(Shenora Spider)起源的美麗神話(現實中真的存在這種物種嗎?)。
然後是文學作品中的蜘蛛。約翰·溫德姆的《蛹》中的蜘蛛人嚇到了我。大約在1981年,當我玩辛克萊ZX Spectrum上的電腦遊戲《霍位元人》時,我與幽暗密林的巨型蜘蛛戰鬥過,那時我已經讀過塞爾維亞語和英文原版的書。在《指環王》中有屍羅,在《哈利·波特》中有阿拉戈克。
當然,歷史上最好的蜘蛛——夏洛!
今天是《夏洛特的網》首次出版60週年紀念日,《夏洛特的網》是關於一隻會說話的豬和一隻會寫字的蜘蛛的美麗而令人難忘的故事。
有趣的是,在我生命的前25年裡,在南斯拉夫長大,直到我來到美國之前,我都沒有聽說過《夏洛特的網》。但是後來我有了孩子。孩子們喜歡一遍又一遍地看這部電影。所以我讀了這本書。
直到今天,我偶爾還會情不自禁地開始唱“Isn't it great that I articulate!”(我能清晰表達真棒!)。對於一個視文字為玩具的作家來說,這是一種重要且發自內心的情感。
後來我收到了郵寄來的(但我還沒讀,我保證我會讀的),邁克爾·西姆斯(Michael Sims)的書《夏洛特的網的故事》,這是E.B.懷特(E.B.White)的傳記和這本書的創作故事。
但並非一切都是虛構和神話。我骨子裡是個科學家。每一個虛構的角色都總是讓我想要更多地瞭解真實的生物。
幾個月前,我去了紐約市的美國自然歷史博物館(謝謝送票的人,你知道是誰!)去參觀他們的新展覽——活蜘蛛展。是的,“活”是一個很好的描述——那裡有很多活體標本,很多都非常吸引人。
正如通常在博物館展覽中發生的那樣,有很多東西可以學習關於我們所知道的知識。解剖學、生理學、生態學、進化、地理、行為。當然,那裡有一些非蜘蛛生物,比如蠍子,但它清楚地解釋了它們為什麼不是蜘蛛以及它們是如何相關的。
可以看到一段短影片,展示了角鬥士蜘蛛如何透過在其獵物上投擲精心構建的網陷阱來捕獲獵物,就像這樣
他們還提到了流星錘蜘蛛,它透過用其流星錘狀的絲球套索住獵物來捕獲獵物
有趣的是——至少對我這個時間生物學家來說——流星錘蜘蛛利用其生物鐘來實現一個有趣的功能——它在夜間不同時間在其資訊素中產生不同的化學物質混合物 (pdf),以配合兩種不同蛾子物種飛行的不同時間,每種物種都被特定的芳香化學物質混合物所吸引。
但除了學習事實之外,我還關注了展覽嘗試納入科學過程的方式——我們如何知道我們所知道的關於蜘蛛的知識?我正在尋找,也許是對狼蛛求偶訊號的巧妙實驗的描述,或者對獨特的社會性、群居性蜘蛛研究。並沒有。
最後有一部分描述了科學家如何在野外採集蜘蛛,他們如何捕捉、儲存和標記它們。
然後我看到了我真正想要尋找的東西。是的!他們做到了!展覽對我有史以來最喜歡的蜘蛛研究進行了非常好的描述!它就在那裡,《夏洛特的網》的聯絡,以及我自己的個人聯絡!我在羅利市北卡羅來納自然科學博物館的上次#TriSciTweetup 上談到了它,為了每週四在每日星球咖啡館與布萊恩·馬洛主持的首次閃電演講。
早在1948年,動物學家H.M.彼得斯(H.M. Peters)正在研究蜘蛛如何結網。他感到很疲倦,因為他必須在深夜進行所有研究,那時蜘蛛才會結網。因此,他問他的朋友彼得·維特(Peter Witt),一位藥理學家,是否有什麼東西可以給蜘蛛吃,讓它們在白天結網。彼得建議使用安非他命。但沒有用。蜘蛛仍然在晚上結網。但是,天哪,它們的網看起來太瘋狂了!它們就像印象派藝術!
彼得·維特是一位了不起的人,一位傑出的人。我有幸在1998年見過他一次,就在他去世前幾周。他曾是羅利市多蘿西婭·迪克斯醫院(Dorothea Dix hospital)大腦和行為研究所的負責人,該醫院現已不幸關閉。
彼得·維特對他的朋友彼得斯給蜘蛛服用安非他命後得到的結果感到好奇,於是他將自己的研究轉向那個方向,利用蜘蛛網作為視窗來研究不同的化學物質如何影響神經系統。其中一些是當時的藥物。另一些是在20世紀50年代和60年代在街角相對容易找到的毒品。當然,出於不同的原因,兩者都引起了科學界的興趣。
不同的藥物對蜘蛛網的形狀有不同的影響。在高劑量下,幾乎每種藥物都會導致高度不規則的蜘蛛網。但在精心選擇的較低劑量下,存在一些有趣的差異。例如,在咖啡因的影響下,蜘蛛網在垂直方向上較短,但在水平方向上較寬,因為蜘蛛在蜘蛛網的放射狀輻條之間形成更大的角度。
最引人注目的是LSD-25的效果。是的,LSD。這是唯一一種導致蜘蛛網比對照組編織得更仔細、更完美的藥物。
夏洛特?是你嗎?
許多年後,我在北卡羅來納州立大學(NCSU)教授動物生理學實驗室。實驗室的一部分是一個專案,由學生在我的指導下完成。一些學生做了關於人類的專案——彼此。但另一半使用動物。無脊椎動物,因為沒有時間獲得IACUC(機構動物護理和使用委員會)批准使用脊椎動物(這是一個漫長而艱難的過程)。
我的一個學生決定使用彼得·維特的實驗方案,應用一種他那時從未用過的化學物質——血清素。結果?蜘蛛結了不錯的網,但它們花費的時間大約是原來的兩倍。它們慢慢地結網。它們可能只完成了螺旋線圈的一半就決定結束,在螺旋線圈之間留下了大約兩倍的空間。
蜘蛛的大腦很大且複雜。它們非常大,甚至無法只填充頭部,一部分填充了胸部。當然,蜘蛛的大腦很難研究。更不用說我們還沒有對蜘蛛基因組進行測序,因此我們沒有工具來監測蜘蛛大腦中正在發生的事情。因此,這條研究路線在很大程度上已被放棄。
但這並非完全徒勞。除了能夠根據物質對蜘蛛網的影響(通常與它們對人腦的影響相對應)對物質進行分類外,這種方法現在在農業中也有一席之地。在田地或果園裡放置幾隻蜘蛛過夜,然後在早上檢視蜘蛛網,可以告訴研究人員那裡是否有殺蟲劑,如果不是確切的種類,也許是哪一類殺蟲劑。
也許空氣中有什麼東西可以誘導蜘蛛寫出“太棒了”,我很想知道它是怎麼做到的。