本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
牛站立的時間越長就越有可能躺下嗎？這個看似簡單的問題結果卻有一個出人意料的答案。這項由蘇格蘭可持續畜牧系統研究團隊進行的研究，榮獲了2013年搞笑諾貝爾獎機率獎，並讓許多人對牛行為的奧秘感到困惑。
與馬不同，牛會躺下休息，研究人員預測，牛站立的時間越長，它們就會越疲勞，也就越有可能躺下。相反，他們預測，休息充分的牛，躺下的時間越長，就越有可能站起來。他們的假設非常直接，他們的研究結果可能很有用——瞭解牛對站立和休息時間的偏好將有助於安排大型農場的餵養和擠奶時間。
該團隊使用一種無線裝置，將其連線到牛的腿上，追蹤了近60,000次牛的“躺臥事件”，收集了每頭牛在決定轉換姿勢之前躺下或站立的時間資料。但是，雖然牛躺下的時間越長就越有可能站起來，但反過來卻不成立；牛站立的時間長短與它躺下的可能性之間沒有關聯。研究人員得出結論，瞭解牛的奇想和願望將需要更多的研究。
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瞭解細菌的奇想和願望是微生物學重大研究的重點。例如，某些菌株的細菌既可以遊動尋找食物，也可以停止移動以節省能量。當然，細菌沒有大腦，因此它們“決定”遊動還是靜止不動取決於每個細胞中少數基因和蛋白質的作用。這些蛋白質對環境中可用的食物和水的水平做出反應，使細菌能夠在壓力時期節省能量。
但是細菌太小了，以至於它們的蛋白質和DNA相互碰撞的混亂運動足以隨機翻轉控制細胞遊動與否的基因開關。即使在營養豐富的環境中生活的基因相同的細菌細胞群中，也會有一些細胞隨機決定停止遊動。
約翰·保爾森實驗室在哈佛醫學院系統生物學系研究這種生物學隨機性。該實驗室的研究人員使用複雜的數學模型和對單細胞行為的精確觀察來理解生物學的潛在混亂。在最近發表在《自然》雜誌上的一篇論文中，保爾森實驗室的成員研究了隨機性如何在土壤細菌枯草芽孢桿菌決定遊動還是靜止不動中發揮作用。
為了追蹤單細胞，該團隊建立了一種裝置，將細菌固定在寬度僅容納一個細胞的軌道上。隨著細胞的生長，它們一分為二，沿著通道向下推，直到最終從底部掉出來。藉助顯微鏡，研究人員可以觀察數千個細胞超過數百代。
被困在這些通道中的細胞無法遊走，因此為了觀察細胞處於哪種狀態，該團隊必須對細胞進行基因工程改造，使其在“遊動”和“停止”狀態之間切換時閃爍不同的顏色。遊動者被標記為綠色，而非遊動者被標記為紅色。透過計時每個細胞在切換之前保持紅色或綠色的時間，研究人員可以瞭解切換的隨機性有多大。細胞是否會因為遊動時間過長而想要“放鬆”？它們是否會在“休息”足夠長的時間後再次開始遊動？
正如他們所預料的那樣，研究人員發現從遊動到休息的轉換是隨機的——細胞可以遊動幾代，也可以遊動數百代。但對於相反方向的轉換，細胞靜止不動的時間要精確得多。細胞靜止的時間越長，它就越有可能再次移動。看來，細菌和牛都會隨機選擇何時休息，同時會計時它們靜止不動的時間。
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如此奇怪的巧合既令人非常滿意，又令人深感困惑，它既提供了“啊哈！”的頓悟，又提供了“嗯？”的疑問，這驅使科學家們不斷提出新的問題。是什麼將牛和細菌的行為聯絡起來？在這些生物體選擇何時休息的背後，是否隱藏著某種深刻的生物學真理？
在芽孢桿菌中，遊動和休息之間的切換僅由三個基因控制。這些基因的行為取決於它們的DNA序列以及它們的相互作用方式、環境條件、細胞的歷史——它休息了多久——以及基因表達中的基本隨機性。
另一方面，牛的行為要複雜得多，它受到許多基因和許多細胞——神經網路、肌肉和神經——環境條件——是晴天還是陰天？那邊有食物嗎？——附近牛的行為、動物的歷史和偏好，以及似乎還有一點隨機性的控制。
控制牛和細菌隨機休息行為的機制當然不同，但這種巧合確實顯示出生物學複雜性中某種可能是普遍存在的現象。在所有生物體中，從最小的細菌到最大的哺乳動物，生物行為都來自基因、蛋白質和細胞與環境條件以及生物體歷史的相互作用，其方式通常難以預測。無論規模大小，生物學都是天性、後天和隨機性的混合體。