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1997年上映的日本動(dòng)畫片《神奇寶貝》風(fēng)靡全球，現(xiàn)在仍大受歡迎。動(dòng)畫片的世界與現(xiàn)實(shí)相似又有些不同，里面有各種各樣叫做神奇寶貝的生物，它們以真實(shí)的生物為原型，但長(zhǎng)得更加有特色且有奇特的超能力。其中有一種叫做臭臭泥的神奇寶貝，長(zhǎng)得像一灘軟趴趴的爛泥，平時(shí)蠕動(dòng)前行，發(fā)動(dòng)超能力攻擊人類時(shí)就會(huì)聚集成形，變成一個(gè)有眼有口還有手的“蘑菇”，噴出一團(tuán)團(tuán)泥巴。

最近，我們可以在現(xiàn)實(shí)中看到一群群真實(shí)的“臭臭泥”了，它們就在巴黎動(dòng)物園等著與人們打招呼呢。

似動(dòng)物非動(dòng)物的“臭臭泥”

巴黎動(dòng)物園的“新房客”學(xué)名是多頭絨泡菌，它是一種單細(xì)胞生物，生物學(xué)家們把它歸類為原生動(dòng)物，但是其實(shí)到現(xiàn)在為止，生物學(xué)家們都還搞不明白它到底是動(dòng)物還是真菌，因?yàn)樗鼘?shí)在是太奇怪了！

多頭絨泡菌的生活習(xí)性像菇類真菌，都喜歡生長(zhǎng)在腐爛的木頭或潮濕的樹葉背面，以細(xì)菌、霉菌、菌菇和落葉等為食。但是它不是蘑菇，它一生可以分成兩個(gè)時(shí)期，分別是生長(zhǎng)期和繁殖期，在這兩個(gè)時(shí)期它的形態(tài)和行為完全不一樣。

生長(zhǎng)期的多頭絨泡菌行為像動(dòng)物，是一團(tuán)濕潤(rùn)的無(wú)細(xì)胞壁的原生質(zhì)團(tuán)，就像一塊橙色的果凍，能靈活運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)攝食。而且當(dāng)周圍食物短缺時(shí)，它們還會(huì)發(fā)出信號(hào)召喚周圍的同伴聚攏在一起，變身為一個(gè)大型“臭臭泥”，再通過(guò)協(xié)作尋找，將周圍的食物一網(wǎng)打盡。

雖然多頭絨泡菌沒有專門分化的運(yùn)動(dòng)器官，但是它們每小時(shí)能向前滑行1厘米。它們還會(huì)用化學(xué)物質(zhì)標(biāo)記走過(guò)的線路，以此提示后來(lái)者不要再走不合適的路，就像我們所立的“此路不通”的標(biāo)牌，后來(lái)的多頭絨泡菌就會(huì)避開這條路。一個(gè)大型的“臭臭泥”由成千上萬(wàn)個(gè)多頭絨泡菌組成，它們各自往四面八方運(yùn)動(dòng)，同時(shí)去尋找食物，一天內(nèi)能探測(cè)幾十平米的地方。

到了繁殖期，它們就變了一個(gè)樣。一群多頭絨泡菌結(jié)合在一起，會(huì)長(zhǎng)成一個(gè)個(gè)不能動(dòng)的“蘑菇”，部分多頭絨泡菌變成“菌絲”狀的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，另一部分變成“子實(shí)體”的繁殖結(jié)構(gòu)。在子實(shí)體里，多頭絨泡菌會(huì)兩兩結(jié)合，產(chǎn)生后代孢子。慢慢地，整個(gè)“蘑菇”會(huì)逐漸變干變黑，最后，無(wú)數(shù)不同性別的孢子就會(huì)擠裂干燥的孢子囊壁，從中噴涌而出。

雖然多頭絨泡菌會(huì)就近交配，但是它們不會(huì)出現(xiàn)畸形的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樗鼈冇猩习俜N性別。比如我們以多頭絨泡菌的三個(gè)線粒體基因matA、matB和matC來(lái)決定它們的性別，三個(gè)基因一模一樣的個(gè)體，我們就認(rèn)為它們是同種性別。但是這三個(gè)基因每個(gè)都有多達(dá)16種變異，再加上變異的基因數(shù)目不同，最終導(dǎo)致它們總共有約720種性別。除了同性之外，每一個(gè)多頭絨泡菌可以與其他任何一種性別的個(gè)體交配繁殖，這樣就能保持基因的多樣性，不用擔(dān)心近親繁殖了。

迷宮找路誰(shuí)與爭(zhēng)鋒

雖然多頭絨泡菌單個(gè)個(gè)頭很小，但團(tuán)結(jié)起來(lái)尋找食物時(shí)卻有猛虎撲食、誓不罷休的氣勢(shì)，它們找食物的方法快速又高效，生物學(xué)家很快想到了它們的妙用——探路。

2000年，日本的生物學(xué)家中垣俊之最先開始讓多頭絨泡菌走迷宮。他們將多頭絨泡菌培養(yǎng)在迷宮的中心位置，在迷宮的起點(diǎn)和終點(diǎn)處放上它們喜愛的食物——燕麥，以此來(lái)勾引它們開始走迷宮。多頭絨泡菌不負(fù)所望，它們很快找到了迷宮兩端的食物，而且它們還給我們帶來(lái)了意外驚喜，這個(gè)迷宮中共有4條長(zhǎng)短不一的路通往兩端的食物，所有的多頭絨泡菌最后都選擇了最短的一條。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來(lái)后，引起了更多人的興趣，這樣簡(jiǎn)單的生物還會(huì)選擇最短、效率最高的路線嗎，它們是怎么做到的呢？

2010年，中垣俊之讓多頭絨泡菌制作了一份東京鐵路的“設(shè)計(jì)稿”。研究員制作了一個(gè)東京市形狀的大盤子，將多頭絨泡菌飼養(yǎng)在里面。用一塊最大的燕麥塊代表東京站的位置，35塊小燕麥代表東京鐵路經(jīng)過(guò)的35個(gè)車站，放在對(duì)應(yīng)的位置。他們還給多頭絨泡菌設(shè)計(jì)了“路障”，因?yàn)樗鼈儾幌矚g光照，研究員在代表真實(shí)城市的山川和河流的位置放置了小燈泡，告訴它們要避開這些地方。

起初，多頭絨泡菌向四面八方前進(jìn)，緩慢探索新領(lǐng)地。十幾個(gè)小時(shí)后，它們搞清楚了食物的所有位置，開始優(yōu)化路線，例如燕麥之間的直線道路更加“擁堵”，而一些彎路越來(lái)越“人煙稀少”。大約用了26個(gè)小時(shí)，一個(gè)與東京鐵路網(wǎng)高度相似的設(shè)計(jì)稿就完成了。而且這份“設(shè)計(jì)稿”非常靈活多變，如果研究員“甲方”不滿意，只要改變燕麥片的位置或者增減數(shù)量，多頭絨泡菌們也能在一天內(nèi)重新“設(shè)計(jì)”一份新的路線圖。

多頭絨泡菌在迷你“東京市”里能很快找到最合適的路，如果范圍擴(kuò)大到全球呢，它們會(huì)怎樣擴(kuò)張？英國(guó)西英格蘭大學(xué)的安迪·亞達(dá)馬斯基教授做了實(shí)驗(yàn)。

安迪用瓊脂做了一個(gè)小地球，并且仿照地球地形將表層瓊脂切割成海洋、大洲和湖泊，營(yíng)造一個(gè)高低不同的地表。接著將燕麥片撒在如首爾、東京和倫敦等人口最密集的城市所處的位置，將多頭絨泡菌安置在北京所在的位置。

多頭絨泡菌花了一周多的時(shí)間占領(lǐng)了所有的“城市”。它們從北京出發(fā)，首先覆蓋了首爾和東京，此后，它又逐漸向香港“殖民”，同時(shí)分出一個(gè)分支延伸到印度尼西亞和澳大利亞區(qū)域，主干線則穩(wěn)定地從越南河內(nèi)向英國(guó)倫敦推進(jìn)。多頭絨泡菌再一次做出了與人類相同的選擇，它們的整段“殖民”路徑與絲綢之路及部分亞洲高速公路有高度的重合。

這下大家終于相信多頭絨泡菌確實(shí)能找路了，它們找到的路與我們重復(fù)勘測(cè)、反復(fù)設(shè)計(jì)的路幾乎一致，省力又高效。在找路的過(guò)程中，多頭絨泡菌會(huì)不斷留下標(biāo)記路線“能否通行”的化學(xué)物質(zhì)，這樣找到最高效的新路后，后來(lái)者會(huì)通過(guò)識(shí)別“前人”留下的標(biāo)識(shí)而自發(fā)選擇這條最合適的路。

歡迎入住模擬城市

多頭絨泡菌具有這樣高效的擴(kuò)張能力，如果它再擁有強(qiáng)大的生存能力，會(huì)不會(huì)最終占領(lǐng)全球呢？好在它的生存能力并不強(qiáng)，它厭惡光照，不能生存在干燥的地方，因此它只能龜縮在陰暗處，不過(guò)如果我們給它們建造一個(gè)模擬城市，也許會(huì)有大用處。

2014年，非洲爆發(fā)了埃博拉疫情。隨著病人的增加和感染范圍的擴(kuò)大，美國(guó)民眾感到更加恐慌，于是美國(guó)國(guó)防部要求工程師建立模型，預(yù)測(cè)疫情的發(fā)展趨勢(shì)。工程師花了7個(gè)多月的時(shí)間建立了一個(gè)數(shù)學(xué)模型，這個(gè)模型使用了大量數(shù)據(jù)并參考了人們的行為模式，包括人口數(shù)量、感染率、醫(yī)療保健系統(tǒng)、人口分布、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)交往趨勢(shì)、旅行行為，甚至葬禮儀式等文化行為。它預(yù)測(cè)說(shuō)，如果不加以控制，埃博拉病毒將會(huì)感染140萬(wàn)人。醫(yī)生和科研人員設(shè)計(jì)了許多阻斷傳播的措施，它也可以預(yù)測(cè)這些措施的有效率。據(jù)此人們選擇了模型推薦的最優(yōu)措施，即隔離病人和掩埋尸體。最后，感染人數(shù)控制在了3萬(wàn)人左右。

這種利用大數(shù)據(jù)建立模型來(lái)預(yù)測(cè)各種情況的方式已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。可是，花費(fèi)7個(gè)多月的時(shí)間設(shè)計(jì)的模型，僅能用于一次疫情的預(yù)測(cè)，這個(gè)效率是不是太低了呢？我們能不能建造一個(gè)更好的模型，比如居住著多頭絨泡菌的模擬城市？

那么怎樣模擬呢？其實(shí)方法跟前文的實(shí)驗(yàn)很類似，在多頭絨泡菌生存的培養(yǎng)皿中，對(duì)應(yīng)現(xiàn)實(shí)生活中合適的避難所的地方放置燕麥片，用燈光模擬途中的艱險(xiǎn)，再以培養(yǎng)基的地勢(shì)高低和干濕程度變化去模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的地勢(shì)和經(jīng)濟(jì)條件等各項(xiàng)因素。最后利用多頭絨泡菌討厭食鹽的習(xí)性，在它們的聚居地撒上代表病毒的食鹽，觀察它們的逃離路線和目的地。這樣，根據(jù)多頭絨泡菌遇到鹽粒時(shí)的逃離路線，科學(xué)家就可以猜測(cè)某地發(fā)生疫情時(shí)，人們可能的逃避路線和下一個(gè)疫情爆發(fā)地。依此，我們可以更好地控制受災(zāi)群眾的遷移區(qū)域，防止病毒進(jìn)一步擴(kuò)散。

同樣的模擬思路還可以用于交通事故的疏導(dǎo)，通過(guò)模擬事故發(fā)生地的周邊環(huán)境，再觀察多頭絨泡菌繞開鹽粒的路線，將能為我們規(guī)劃替代的交通線路和分流堵塞車輛提供新思路。

比起美國(guó)國(guó)防部預(yù)測(cè)埃博拉疫情的數(shù)字模型，多頭絨泡菌的模擬城市不僅搭建的時(shí)間短、成本低，只要改變各類條件的位置，它還能重復(fù)利用。而除了不能得到受災(zāi)人數(shù)等具體數(shù)據(jù)外，多頭絨泡菌的避災(zāi)路線與我們并沒有多大區(qū)別，我們據(jù)此采取的措施，也能取得奇效。

如果你也曾經(jīng)羨慕《神奇寶貝》的主人公小智擁有許多神奇的生物，那么你也去大自然中找找各種神奇的生物吧，也許你的第一只“神奇寶貝”會(huì)是能預(yù)測(cè)未來(lái)的多頭絨泡菌？