引言 兩個宇宙

一個多世紀以前，當(dāng)30歲的埃德溫·哈勃入職位于洛杉磯郊外的威爾遜山天文臺時，他得到了一個肯定讓所有天文學(xué)同行都無比嫉妒的機會：操作當(dāng)時世界上功能最強大的望遠鏡。一天夜里，當(dāng)他把望遠鏡對準一片被稱為仙女座星云的朦朧天體時，他有了一個驚人的發(fā)現(xiàn)：原本被大多數(shù)人認為是由氣體和塵埃組成的星云，實際上是個自成一體的星系，哈勃估計它離我們有將近100萬光年。在此之前，天文學(xué)家認為我們所能看到的一切都屬于我們的銀河系，而銀河系就等同于我們所知曉的宇宙。

哈勃的發(fā)現(xiàn)建立在之前許多科學(xué)家的知識積累和刻苦鉆研的基礎(chǔ)上，他們同樣熱衷于解釋和測量他們在天空中看到的東西。他們中的一些人仍然是科學(xué)界的無名英雄，比如亨麗埃塔·萊維特（Henrietta Leavitt），她于1893年起在哈佛學(xué)院天文臺工作，卻僅僅因為性別而沒能得到男性天文學(xué)家群體的任何認可。正是萊維特開發(fā)了一種有效測量遠處星體距離的方法，這讓哈勃得以對可觀測的宇宙進行估計。在接下來的幾年里，哈勃繼續(xù)繪制了我們的星系之外的幾十個其他星系的星系圖。

1990年，一臺太空望遠鏡再次推動了太空探索的征程。毫無意外，這臺望遠鏡被命名為哈勃。它以清晰、多彩的圖像向我們展示了碩大無朋和驚心動魄的宇宙，這已經(jīng)超出任何人的想象。今天，天文學(xué)家認為，在可觀測的宇宙中，存在令人咋舌的2000億個星系和10萬億億（1021）顆恒星。將這個數(shù)據(jù)形象化：如果每顆恒星都是豌豆那么大，那么整個地球表面可以覆蓋2千米厚的豌豆層。我們不知道宇宙中有多少顆行星，不過自1995年科學(xué)家證實了第一顆系外行星（圍繞太陽系外的一顆恒星運行的行星）的存在以來，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)4300多顆行星，而且數(shù)量還在不斷增加。

在地球上，生物多樣性——多種多樣的生命，就是我們“隱蔽的宇宙”。它的成分要比大多數(shù)人能意識到的豐富、浩繁、錯雜得多。在非洲，人類在進化歷程中很早就開始了對生物多樣性的探索，而指導(dǎo)他們探索的是他們對食物、居所和舒適性等條件的最基本需求。幾十萬年來，他們嘗遍了他們所遇到的大多數(shù)東西。他們用自己的感官來探索周遭生長的植物，并觀察其他動物吃什么。他們發(fā)現(xiàn)有些植物的根部可以食用，而葉子會讓他們生病；有些植物結(jié)出甜美多汁的果實，有些植物則結(jié)出苦果，還有些植物無論如何都要避免食用。他們逐漸擴充了食譜，將植物、真菌、哺乳動物、鳥類、魚類、昆蟲和蜘蛛的許多不同部位納入其中。他們知道了哪些樹木能提供最好的柴火，哪些動物的皮毛最保暖，還有哪些水果最美味。

當(dāng)我們的人類祖先離開東非，到達世界其他地區(qū)時，他們有了新的發(fā)現(xiàn)。他們每到達一個大陸，就立即開始了對自然的探索。雖然那里通常有豐富的獵物，但是他們必須學(xué)會如何狩獵，或者通過食用動物尸體來滿足自己。他們采集許多不同種類的堅果和漿果。在有些地方，比如印度尼西亞的佛羅里斯島，那里的動物比較容易捕獲，可是數(shù)量比較少。這個島非常小，食物資源也非常有限，因此自然選擇一直有利于小型個體的生存，以至于我們的人類親戚在大約100萬年前到達島上后，進化出了一個單獨的物種。一個成年的佛羅里斯人只有大約1米高，比當(dāng)今大多數(shù)患有侏儒癥的人還要矮，與島上自有的物種矮象差不多高。在地中海東岸的黎凡特地區(qū)，我們的另一個近親直立人（在非洲和歐亞大陸的許多地方棲居了約150萬年）則將大象、河馬、犀牛和其他大型動物作為富含脂肪的食物來源。

隨著我們祖先腦容量的增加和認知能力的提高，他們越來越善于開發(fā)狩獵和加工動植物的工具。數(shù)以千計的本地語言的發(fā)展使他們能夠交流并談?wù)撛诟浇l(fā)現(xiàn)的物種和它們的用途。在中國，關(guān)于草藥最早的考古學(xué)證據(jù)距今約8000年。到約4000年前，蘇美爾人留下了證明他們使用孜然芹、薄荷和甘草等植物的文字記載。

雖然大多數(shù)與物種有關(guān)的信息在當(dāng)時是口口相傳的，但是古希臘人試圖綜合當(dāng)時所有可獲取的知識。在公元前4世紀，亞里士多德寫下了他所知道的關(guān)于動物的一切知識。此后不久，他的弟子提奧夫拉斯圖斯針對植物做了同樣的工作。隨著人類關(guān)于物種的知識繼續(xù)增長，被發(fā)現(xiàn)的物種也越來越多。農(nóng)民用更多的物種進行試驗，這不僅增加了我們食物的營養(yǎng)價值，而且擴大了我們種植農(nóng)作物的氣候和地區(qū)的范圍。以包含許多不同動植物的處方來治療各種小病的傳統(tǒng)中醫(yī)，在東亞大部分地區(qū)變得越來越流行。

然而，當(dāng)西方社會迎來17~18世紀的科學(xué)革命時，情況變得混亂不堪。歐洲在將近2000年的時間里都不再有關(guān)于動植物知識的全面總結(jié)，因此來自不同國家的人在交流他們關(guān)于物種的知識時很吃力。即便他們可以使用同一種語言，通常是科學(xué)家群體使用的拉丁語，他們也沒有一個標準化的方法來命名物種。犬薔薇是歐洲常見的一種野薔薇，把它曬干并除去多毛的種子后，它的果實可以被做成營養(yǎng)豐富的湯。有人叫它Rosa sylvestris inodora seu canina（意為沒有香氣的林地犬薔薇），還有人叫它Rosa sylvestris alba cum rubore, folio glabro（意為花呈粉白色、葉片光滑的林地薔薇）。學(xué)習(xí)一個物種可能擁有的所有不同名稱成為一種負擔(dān)，這些名稱往往還又長又笨拙。誤解不僅因此時常產(chǎn)生，而且可能造成惡果。例如在傘形科植物中，一些最好的食材和香料，比如胡蘿卜、芹菜、茴芹、芫荽和歐芹，之所以人們很容易將它們與一些已知有劇毒的野生植物混淆，是因為它們的花和葉很相似。

為混亂帶來秩序的人是瑞典博物學(xué)家卡爾·林奈。林奈在農(nóng)村長大，身邊環(huán)繞著農(nóng)場動物和豐富的野生植物，他從小就收集并要求父親幫著命名他所發(fā)現(xiàn)的一切：從花到昆蟲和魚類。他騎馬走遍全國，采集標本并詳細記錄他所看到的每個物種。1735年，年僅28歲的林奈出版了《自然系統(tǒng)》第一版，在書中，他提出了對所有生物進行嚴格等級分類的方法。就像傳統(tǒng)的俄羅斯套娃一樣，每個類別都包含在稍大一些的類別中：種被歸入屬，屬又被依次歸入科、目、綱，最后是界。因為應(yīng)用了這一分類系統(tǒng)，他成了第一位記錄鯨魚和海豚與豬等陸地哺乳動物的關(guān)系比其與金槍魚等魚類的關(guān)系更密切的科學(xué)家，盡管它們的外觀和行為都非常不同。也許最重要的是，林奈提出每個物種都應(yīng)該有一個唯一的雙名：家貓是Felis catus，游隼是Falco peregrinus，薔薇是Rosa canina。他的命名和分類系統(tǒng)非常簡單好用，減輕了許多人的負擔(dān)，在經(jīng)過許多改進后，沿用至今。[1]

林奈既不是第一個也不是唯一一個試圖對他周圍的植物、動物和真菌進行認識并分類的人。有一個特別的科學(xué)領(lǐng)域，即人種生物學(xué)，探討了歷史上原住民是如何應(yīng)用其他系統(tǒng)來描述、使用和認識物種的。雖然單一的命名物種的科學(xué)系統(tǒng)對全世界物種的交流和保護有重要作用，但是這一點絕不能成為對其他系統(tǒng)和實踐的價值判斷。像我這樣的科學(xué)家之所以學(xué)習(xí)并繼續(xù)使用林奈的系統(tǒng)，大多是因為殖民統(tǒng)治的歷史遺產(chǎn)和大學(xué)高等教育中的傳統(tǒng)實踐，這是我們在科學(xué)研究的征程中需要承認并挑戰(zhàn)的重要事實。

林奈的工作為其他許多追隨他腳步的學(xué)者提供了靈感，開啟了對自然界進行科學(xué)發(fā)現(xiàn)的新時代。他的一些學(xué)生開始了漫長的探險之旅，記錄南非、智利、澳大利亞、日本、北美和阿拉伯半島等地的動植物。這些旅程并非一帆風(fēng)順，其中一些探險家不幸英年早逝。

在倫敦，約瑟夫·班克斯建議國王喬治三世派遣英國植物學(xué)家到世界各地尋找并帶回有價值的植物，比如能制造橡膠或提取奎寧的植物。一些最重要的西方博物學(xué)家受到科學(xué)好奇心的驅(qū)使，在歐洲帝國的金融財富及其背后的社會權(quán)勢的支持下，得到了獨自探索自然界的機會。德國地理學(xué)家兼博物學(xué)家亞歷山大·馮·洪堡探索了委內(nèi)瑞拉的稀樹草原和安第斯山脈，揭示了地質(zhì)、氣候和物種之間的緊密聯(lián)系，這些聯(lián)系至今仍是生物科學(xué)和氣候變化研究的核心。英國生物學(xué)家阿爾弗雷德·拉塞爾·華萊士記錄了馬來群島和亞馬孫雨林的動物，揭示了不同大陸和生態(tài)系統(tǒng)的生命形態(tài)的顯著差異，這有助于我們了解物種是如何適應(yīng)環(huán)境的。與他同時代的查爾斯·達爾文在隨貝格爾號的環(huán)球旅行中研究了動物和植物，達爾文對加拉帕戈斯群島上的一群雀鳥特別感興趣。他發(fā)現(xiàn)，為了適應(yīng)當(dāng)?shù)厥澄飦碓矗總€島上的雀鳥的喙都不一樣。達爾文和華萊士正是根據(jù)旅行中的這些觀察結(jié)果，同時獨立地提出了進化論，這一理論給生物學(xué)帶來的影響，如同愛因斯坦的相對論給物理學(xué)和我們對宇宙的理解帶來的影響。

地球上有多少個物種

在不斷發(fā)現(xiàn)物種的各種功用的同時，已知物種的數(shù)量也在不斷增加。在提奧夫拉斯圖斯寫于約公元前300年的綜合性著作《植物志》中，他羅列并描述了當(dāng)時古希臘人知曉的所有500種植物。在林奈成果豐碩的一生走到尾聲時，他已經(jīng)為大約4400個動物物種和7700個植物物種指定了正式名稱。他雖然從未去過荷蘭以南的地區(qū)，但是根據(jù)他的同事和學(xué)生從遙遠的地方源源不斷寄來的標本，他承認自己的分類系統(tǒng)并沒有涵蓋地球上的所有物種。就在去世前不久，林奈認為地球上的物種不太可能超過18000個。只有時間能證明這一估計不但是錯誤的，而且錯得很離譜。

隨著歐洲航海家將他們在旅行中帶回標本當(dāng)成紀念品，還有探險家在異國他鄉(xiāng)耗時多年收集他們發(fā)現(xiàn)的所有標本，歐洲的生物學(xué)收藏品也開始不斷增長。富人們設(shè)立“珍奇閣”，起初是為了顯擺巨大的貝殼、海椰子和連體的雙胞胎哺乳動物，后來很快就開始炫耀嚴謹且有據(jù)可查的收藏品。大約170年前，在我自己的單位——位于倫敦西南部的皇家植物園（邱園），該園首任園長威廉·胡克擁有民間最棒的植物標本室，在他私宅的五個房間里擺滿了世界各地的臘葉標本，還有三個房間擺滿了書籍。臘葉標本（見圖0-1）是壓制的植物標本，通常包含莖、花或果實，裝貼在臺紙上，并附有詳細的標簽；這些標本隨后由分類學(xué)專家鑒定，并納入某個公共收藏（植物標本館）中。

胡克去世后，他的收藏先被國家購買，并于1877年被安置在邱園內(nèi)首個專門建造的植物標本館中。隨著大英帝國的擴張和英國植物學(xué)探索活動的繼續(xù)開展，差不多每隔30年邱園就必須建造一個新館。這就形成了今天邱園里的各種建筑，其中安置著被認為是世界上最大的壓制標本收藏品之一，包含700多萬件標本。縱觀世界，各國的國家植物標本館也開始積累植物收藏：1853年，如今澳大利亞最大的植物標本館在維多利亞州建館；1890年，如今南美洲最大的植物標本館在里約熱內(nèi)盧落成；1928年，如今亞洲最大的植物標本館[2]在北京建成。目前，世界上有大約3000個活躍的植物標本館共收藏了近4億份標本。保存動物標本和其他生物標本的機構(gòu)（比如倫敦自然博物館或紐約的美國自然博物館[3]）中的這些生物學(xué)收藏品為我們提供了關(guān)于地球上生命的主要且最重要的信息來源。

我們的星球上有多少個物種？在這個數(shù)字時代，鑒于這些生物學(xué)收藏品所容納的海量標本，你會覺得回答這個問題只需要把它們加起來。通過加總數(shù)據(jù)庫條目，超市可以知道銷售了多少商品，政府可以知道每年出生的人口數(shù)量。不過，對于動植物來說，這種策略存在兩個問題。

第一，我們還沒能正確地命名每個收藏品中的每件標本。許多標本起初被錯誤地鑒定，因此可能需要幾十年甚至幾百年，這些標本才會得到準確且科學(xué)的描述和命名。許多物種被賦予了不止一個學(xué)名，極端的例子是有幾十個名字（生物學(xué)家喜歡發(fā)現(xiàn)新事物，當(dāng)一個物種顯現(xiàn)大量的自然變異時，他們會困惑，這是可以理解的）。事實上，將一個物種描述為科學(xué)上的新物種往往比確認一個暫定的新物種是否已經(jīng)被命名來得容易，后者需要對所有看上去相似的物種進行仔細檢查。有些標本疑似真正的科學(xué)上的新物種，卻可能不具備確定這一點所需的所有特征（例如，花或果實，而這通常是區(qū)分物種的關(guān)鍵）。由于物種并不在意國界，要了解某一特定生物類群（比如采采蠅、雞油菌或風(fēng)鈴草）中包含多少個物種，科學(xué)家需要比較來自不同地區(qū)的大量標本，并經(jīng)常親自到這些地方進行研究，以便更好地了解形態(tài)和行為的自然變異。這對一些人來說可能聽著像一份夢想中的工作，但是現(xiàn)實卻相當(dāng)艱難：它需要大量的時間和資金，而且在政局動蕩或疾病暴發(fā)的地區(qū)會變得非常棘手。

第二，更大的問題在于我們確實不知道世界上還有什么。就像天文學(xué)家不斷發(fā)現(xiàn)距我們越來越遠的新星系一樣，我們只要仔細觀察就能在任何地方發(fā)現(xiàn)新物種。我很幸運能在世界各地旅行，研究物種的自然生境，盡管我的主要目標不是尋找新物種，但是我不可避免地會發(fā)現(xiàn)新物種。比如我在秘魯考察的第一天，在林間小道上撞見了一根大樹枝，它是從一棵10米高的樹上掉下來的。我本來想把它扔到路邊，卻發(fā)現(xiàn)它上面有花，甚至有果實。我掏出手持式放大鏡，愈發(fā)仔細地觀察這根樹枝，檢查葉片的排列方式和花朵的細節(jié)。我很快就認出了它屬于哪個科，是咖啡的遠親，不過我不知道它是什么物種。我折下它的一部分塞進一個塑料袋里，當(dāng)晚拿給我的同事克拉斯·佩爾松（Claes Persson）看（幸運的是他正好是研究這類植物的專家），他馬上認識到這個物種從來沒有被科學(xué)地命名過。結(jié)果我們確定它是牛眼棠屬的一個新物種，這個屬大約有25個物種，僅分布在美洲熱帶地區(qū)。我們把它命名為Cordiera montana，指涉該物種出現(xiàn)在安第斯山脈（現(xiàn)在知道它在秘魯和厄瓜多爾都有分布）。

我的另一個科學(xué)發(fā)現(xiàn)是我和我的學(xué)生在莫桑比克北部的巖石露頭中看到的一只約15厘米長的大壁虎。當(dāng)時我們攜帶了幾天所需的全部食物和水，在烈日下遠足了數(shù)小時。太陽落山后，氣溫稍有下降，我們戴著頭燈去散步。當(dāng)時一片漆黑，我們突然看到兩只發(fā)光的眼睛從一塊巨大的巖石下望著我們。我的一個學(xué)生哈里斯·法魯克（Harith Farooq）毫不畏懼地跳向它，最終以遍體劃痕為代價成功地抓住了它。盡管他來自該地區(qū)，對當(dāng)?shù)氐母鞣N蜥蜴了如指掌，但是他從未見過這樣的“蜥蜴”。

這只壁虎在很多方面都很出色：可能是莫桑比克最大的壁虎，身上有美麗的彩色圖案，大眼睛呈黃色，鼻孔周圍有個環(huán)，此外它的皮膚非常脆弱，只要輕輕一碰就會脫落，這樣可以逃避捕食者。而且就像我們在這次考察中的表現(xiàn)一樣，它們白天睡覺，在稍微涼爽的夜間活動。然而，我們目前還不清楚它到底是一個未被描述的新物種，還是屬于在離我們所在地幾百千米外發(fā)現(xiàn)的一個已知物種Elasmodactylus tetensis的先前未知的種群。不管是哪種情況，這都是一個激動人心的發(fā)現(xiàn)。

在熱帶地區(qū)，尋找新物種并不難，只要你了解你要找的物種，知道你在找什么，并去那些很少有生物學(xué)家涉足的地方就能有所發(fā)現(xiàn)。任職于密蘇里植物園（植物研究與保護方面的國際知名機構(gòu)）的美國植物學(xué)家夏洛特·泰勒（Charlotte Taylor）就是一個典型例子。就像我讀博士時一樣，泰勒也在研究南美洲植物，她是當(dāng)今仍然活躍的高產(chǎn)植物學(xué)家之一。她描述了約500個植物物種，還為其他約400個以前就被發(fā)現(xiàn)卻需要重新分類的物種定名（例如，找到證據(jù)證明它們屬于別的屬，而不是原來人們認為的屬）。我曾有幸在南美洲與這位飽學(xué)之士一起進行田野考察，這實在是一段令人驚奇的經(jīng)歷。

不過，即使是在像林奈的出生地瑞典這樣研究已經(jīng)做得很充分的國家，你也可能成為幸運兒，特別是你對那些默默無聞、不受重視的生物充滿熱情的話。2007年，來自幾個國家的十多位科學(xué)家受邀在美麗的謝諾島度過兩周，哥德堡大學(xué)在島上有一個研究站。他們的目的很簡單：在研究站周圍尋找新的小型生物物種。他們不需要負擔(dān)任何費用，需要什么就會得到什么，還可以使用配備有挖泥機的船只來采集沙子和泥漿樣本。最終他們令人吃驚地發(fā)現(xiàn)了27個未知物種，其中包括13種新的橈足類動物，它們是蝦和蟹的近親，在所有海洋和湖泊中大量存在。

鑒于存在如此多的未知物種和持續(xù)不斷的新發(fā)現(xiàn)，或許不足為奇的是，我們至多也只能對地球上的物種總數(shù)進行有根據(jù)的粗略估計。目前，得到科學(xué)描述的物種約有350萬個，科學(xué)家認為其中大約一半是重復(fù)的：有些物種被描述過不止一次，因此有兩個或更多的名字，在這種情況下，只有第一次的描述和命名被當(dāng)作正統(tǒng)。這樣一來，總共就有180萬個“有效”物種。在此基礎(chǔ)上，誰都說不準。20世紀70年代初，一些美國科學(xué)家在巴拿馬雨林的一個單一物種的樹林底下設(shè)置了一塊大毯子，并向樹冠釋放一些非常有害的氣體，想看有多少種不同的蟲子會被熏死并掉落。從這個單一物種的樹林里，他們發(fā)現(xiàn)了將近1000種甲蟲。[4]雖然這種取樣方式存在倫理問題，而現(xiàn)在有一些破壞性較小的方式，但是在當(dāng)時這項研究受到了好評，并成了大新聞。

目前據(jù)估計，陸地上和海洋中生活著約870萬個物種，我認識的許多生物學(xué)家似乎對這個估計感到滿意，這可能更多反映了他們沒有興趣推測這種沒人能夠立馬確證的數(shù)據(jù)。有一點是確定的：這個數(shù)字會變化，而且很可能會增加。過去短短數(shù)十年的技術(shù)發(fā)展使我們能夠檢測到越來越小的物種，還有那些非常罕見或特殊的物種。目前我們正在評估以前無法進入的地方的生物多樣性，從深海的熱液噴口到巴布亞新幾內(nèi)亞的茂密森林。作為科學(xué)家，我們也越來越多地在我們擁有的生物學(xué)收藏品中遇到未知的物種，例如專門生活在某些植物種子中的真菌，或者臘葉標本的葉片和樹枝上的地衣跟苔蘚。

此外，870萬的估計值不包括所有多樣性中的一個重要且相當(dāng)大的部分：細菌和古核生物。對于這兩個群體，甚至物種的界限和定義都不太清晰。一旦你把這兩個群體包括在內(nèi)，嚴肅的計算結(jié)果就會表明，事實上可能有1萬億個物種與我們共享這個星球。相較之下，銀河系估計包含1000億~4000億顆恒星。這顯示了擺在我們面前的發(fā)現(xiàn)水平和認識水平。

如果計算目前有多少個物種還不夠具有挑戰(zhàn)性，那么為了真正了解生物多樣性，我們可不要忘記計算那些已經(jīng)滅絕的物種。我們可以通過回顧化石記錄來做到這一點。在世界各地發(fā)現(xiàn)的化石標本數(shù)以百萬計，再結(jié)合預(yù)測有多少標本尚未取樣的統(tǒng)計學(xué)模型，結(jié)果表明地球上存在過的物種有大約99.99%已經(jīng)消失。因此，很明顯，我們對地球上的生命的了解只是懂了點皮毛而已。

揭示生命的“暗物質(zhì)”

天文學(xué)家在探索宇宙方面所取得的飛躍式進展要歸功于一項發(fā)明：望遠鏡。生物學(xué)家也是如此，只不過我們真正的變革性技術(shù)不是顯微鏡，而是DNA測序——用于確定DNA分子中堿基（A、C、G和T）序列的實驗室技術(shù)。DNA是一種包含構(gòu)建和維持生物體的生物學(xué)指令的分子，在達爾文在世時就被發(fā)現(xiàn)了，不過直到1953年，它的雙螺旋結(jié)構(gòu)才得到確定，遲至20世紀90年代，它才開始被用于生物多樣性研究。從一開始，這就是一項重大事業(yè)：花了13年時間和約27億美元才繪制出第一個人類基因組。今天，你可以在幾天內(nèi)以不到300美元的價格獲得你的基因組序列。你甚至可以支付更少的錢，只對你的基因組的一小部分進行測序，這足以揭示你的祖先（也許你想知道的）和你對某些疾病的易感性等大量信息。在眾多發(fā)現(xiàn)中，DNA測序技術(shù)幫助我們明確了我們在目前所有活著的生物中的位置，就像望遠鏡幫助我們找到了我們在宇宙中的位置一樣（見圖0-2）。

常規(guī)的DNA測序為根據(jù)基因差異鑒定物種提供了曾經(jīng)無法企及的可能性。幾年前，我指導(dǎo)的一名巴西博士生卡米拉·杜阿爾特·里特（Camila Duarte Ritter）花了幾個月的時間穿越亞馬孫雨林，將不同生境中的土壤裝入小試管中。回到實驗室后，她對這些樣品中的所有DNA進行了測序，然后試圖將她測得的序列與其他科學(xué)家之前生成的序列進行匹配。由于大多數(shù)序列在其他數(shù)據(jù)庫中找不到匹配對象，她無法為它們指定合適的學(xué)名。在這種情況下，科學(xué)家通常認為DNA序列差異超過3%就大致相當(dāng)于不同的物種。結(jié)果令人瞠目結(jié)舌。在大約1茶匙容量的土壤中，她發(fā)現(xiàn)了多達1800個“遺傳物種”。其中，大約400個是真菌。雖然你大概熟悉香菇、松露、酵母菌和霉菌，但是你可能會驚訝地發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)有超過15萬種真菌曾被描述，而估計現(xiàn)存的真菌至少有300萬種。

隱蔽的高水平生物多樣性并不是熱帶雨林所特有的。事實上，我們不需要看向遠方就能看到同樣引人注目的例子——我們自己的身體。在我們的皮膚和頭發(fā)上，在我們的體腔和腸道中，一個健康人是1萬多種微生物的家園，其中很大一部分細菌、古核生物、真菌和病毒仍未被科學(xué)描述。它們的細胞總數(shù)是我們?nèi)砑毎暮脦妆丁H在我們的腸道中，與我們共同生活的細菌就擁有200多萬個不同的基因，比我們自己的DNA中包含的基因多100倍左右。這個人類生態(tài)系統(tǒng)，即我們的微生物組，提供了各種為數(shù)眾多卻鮮為人知的功能，強烈地影響著我們的身心健康與我們的免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)，并導(dǎo)致或者預(yù)防了各種各樣的疾病，從炎癥性腸病到癌癥和抑郁癥。我們在出生時或出生后不久就繼承了母親微生物組的一大部分，在我們出生后的第一年里，約有1000個物種在我們的胃腸道內(nèi)定殖（植），留下伴隨一生的微生物組特征標記。微生物組依個體和年齡存在很大差異，其多樣性常常隨著我們年齡的增長而增加。微生物組依個體和地區(qū)不同也存在很大差異，與我們的飲食有很強的關(guān)聯(lián)。醫(yī)學(xué)治療，特別是攝入抗生素，可以在很大程度上擾亂這個系統(tǒng)，不過微生物組最終會恢復(fù)到平衡狀態(tài)，不過其物種組成可能會發(fā)生變化。

物理學(xué)家和天文學(xué)家仍在尋找他們所說的“暗物質(zhì)”和“暗能量”。它們是不可見的宇宙學(xué)成分，是描述已經(jīng)觀察到的宇宙動力學(xué)所需要的。宇宙學(xué)家認為暗物質(zhì)和暗能量總共占我們宇宙的95%，事實上，他們正在吃力地理解暗能量和暗物質(zhì)到底是什么。同樣，生物學(xué)家理解生物多樣性的漫長旅程也只是剛剛起步。林奈說過：“你無法理解你無法命名的東西。”因此，找到并命名所有物種將是關(guān)鍵的一步，而我們離實現(xiàn)這一目標還很遠。完成這項任務(wù)可能需要幾個世紀，除非目前描述物種的方法得到改進和加速，并且公共資金的投入大幅增加（這相當(dāng)于大約50年的高強度研究）。不過這其實只是一趟更漫長旅程中的第一步，為物種命名只是我們的一塊跳板，以供我們理解物種在環(huán)境中的作用、它們對其他物種和人類的惠益，以及如果它們消失或開始不受控制地繁殖時會發(fā)生什么。

瀕臨滅絕的生命

天文學(xué)和生物學(xué)之間有很多聯(lián)系：發(fā)現(xiàn)之旅的奇跡和美麗、巨大的未知、以及我們都只是“星塵”的事實——地球上幾乎所有元素都是在恒星的內(nèi)核創(chuàng)造的。今天，我對了解物種之間驚人的相互作用仍然著迷，就像父親在家鄉(xiāng)巴西坎皮納斯郊外的觀星之夜給我講述星系和行星的故事時一樣。不過二者有一個關(guān)鍵的區(qū)別。我小時候看到的星星與今天看到的星星本質(zhì)上是一樣的，而在夜間冒險時環(huán)繞著我們的森林現(xiàn)在卻都消失了。

在探索地球上的生命的過程中，我們沒有滿足于觀察和學(xué)習(xí)，沒有滿足于小心翼翼地從我們周圍的物種身上獲得惠益，我們反倒是留下了深遠的、往往是不可逆轉(zhuǎn)的破壞。如果我們星球的整個45億年歷史可以濃縮為1天，那么現(xiàn)代人類是在午夜來臨前6秒出現(xiàn)的。而這短短幾秒——相當(dāng)于智人的30萬年，我們見證了世界以如此激進的方式發(fā)生了轉(zhuǎn)變，以至于幾乎不可能把握這一轉(zhuǎn)變。在東非這一人類搖籃[5]，我們放火燒掉了大片的稀樹草原，以便發(fā)現(xiàn)和追逐獵物，后來我們把這種做法帶到了歐洲、亞洲、大洋洲和北美洲。在南美洲，比第一批歐洲人踏上這塊大陸早上幾千年，亞馬孫雨林中的原住民一直在獵殺猴子和嚙齒類動物，游走于他們青睞的可可、木薯、巴西堅果等植物周邊，并在長期以來被認為是所剩無幾的尚無人類涉足的自然生境里開墾出大片土地。

世界各地的原住民社群對自然資源的傳統(tǒng)利用方式在許多方面都是可持續(xù)的，不過很久以后發(fā)生的一些變化卻不是如此。直到20世紀50年代，我們的世界時鐘指向午夜前1.3毫秒，地球的逐漸轉(zhuǎn)變出現(xiàn)了完全不同的狀況，自然界發(fā)生了大規(guī)模的、無處不在的、災(zāi)難性的轉(zhuǎn)變。盡管變化的驅(qū)動因素之前存在了很長時間，但是對大多數(shù)地區(qū)來說，變化的強度急劇增加。在短短幾十年里，我們失去了四分之一的熱帶雨林，向大氣中注入了1.4萬億噸的溫室氣體，并為地球增加了超過50億人口。

這樣一來，目前物種消失的速度可能比人類歷史上任何時候都快。[6]在每一座島嶼、每一塊大陸、每一片珊瑚礁上，世界上相當(dāng)一部分物種正變得越來越少，它們終有一天會消失，再也不會重現(xiàn)。15世紀時還活著的幾百種哺乳動物、鳥類、蛙類和植物，現(xiàn)已確認滅絕，而真實的數(shù)字肯定要多出許多倍。今天，科學(xué)家估計，所有物種中約有五分之一可能在未來幾十年內(nèi)面臨滅絕。如果這種情況發(fā)生，它可以被歸入新一輪的“集群滅絕”——物種滅絕的速率在此期間遠遠超過正常的背景速率。這個星球在其漫長的歷史中只發(fā)生過5次公認的集群滅絕事件，最近一次是在6600萬年前，由一顆直徑12千米的小行星撞向墨西哥的尤卡坦海岸附近造成。

毫不夸張地說，自然界不斷加劇的惡化和相應(yīng)的生物多樣性的喪失，對我們自己的未來構(gòu)成了生存威脅。隨著我們周圍物種的消失，我們失去了寶貴的食物、藥物、纖維、衣服的來源，以及幾乎還沒開始探索的許多其他資源，而這些資源能為下一個大流行或饑荒提供解決方案。隨著亞馬孫雨林繼續(xù)遭到砍伐，其整個生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)在有可能正在越過一個臨界點，之后大片地區(qū)可能會不可逆轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)化為稀樹草原，這將大大減少區(qū)域降雨和數(shù)千萬人的飲水供給，并釋放大量的溫室氣體，加劇全球氣候變化。

盡管目前生物多樣性面臨著巨大挑戰(zhàn)，但是我們?nèi)匀挥袝r間和具體的方法來扭轉(zhuǎn)全球性滅絕和地方性損失的負面趨勢。不過，行動需要承諾，而承諾最好基于情感聯(lián)結(jié)——唯有個人經(jīng)歷能帶來的一種深刻的價值感和使命感。我相信我們都有自己身處大自然的美好回憶。我認為，當(dāng)站在一只背著猴寶寶的猴媽媽面前看它吃著你給的香蕉時，當(dāng)站在一個擠滿了嘈雜不安的海鳥的島邊懸崖上時，當(dāng)站在下過多年來的第一場雨后鮮花盛放的沙漠中時，任何人都不可能不在情感上受到?jīng)_擊。無論我們窩在沙發(fā)上看過多少自然紀錄片，我們還是難以為現(xiàn)實中發(fā)生的事情做好切實準備。面對現(xiàn)實時，我們不僅是觀察者，而且是其中真真切切的一分子。我們生來就是訓(xùn)練有素的“生物學(xué)家”和“生活學(xué)習(xí)者”。我相信，保持這種先天條件的活力，并經(jīng)由我們和我們的后代傳承，是建立一個人與自然和諧共存的世界的最關(guān)鍵因素。

哈勃不僅發(fā)現(xiàn)在宇宙中存在像我們銀河系一樣的其他星系，而且發(fā)現(xiàn)這些“宇宙島”似乎正在加速遠離我們。最近的暗能量宇宙學(xué)發(fā)現(xiàn)表明，宇宙正在加速膨脹，可能甚至比光速還要快。如果這個發(fā)現(xiàn)得到確認，那么今天距我們最遠的可觀測的星系正在飛速遠離我們，那么它們實際上就消失了。正如我們在地球上發(fā)現(xiàn)和繪制生物多樣性的時間是有限的，我們在宇宙中發(fā)現(xiàn)這些星系的時間也是有限的。我們無法改變宇宙的動力學(xué)，但是我們已經(jīng)在改變我們星球的動力學(xué)，而且是以一種負面的方式。好消息是，我們能夠，并且仍然能夠阻止我們自然界的惡化。如果我們要關(guān)心生物多樣性，我們首先需要對它進行充分了解。

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[1]盡管林奈的分類系統(tǒng)在很大程度上保持不變，但是由于它被批評形式過于僵化、太笨重而難以隨著新知識的出現(xiàn)做出更新，而且并不總是能反映進化上的關(guān)系，有人提出要完全摒棄它，并支持用純遺傳學(xué)的“樹模型”，即“譜系法規(guī)”（Phylocode）來取代它。兩種方法在穩(wěn)定性、交流性和一致性方面各有優(yōu)缺點。

[2]中國科學(xué)院植物研究所標本館，目前是2022年4月新設(shè)立的國家植物園的組成部分。——譯者注

[3]自然博物館（Natural History Museum）常被不恰當(dāng)?shù)刈g作自然歷史博物館，實際上History在此語境中是“（對自然的）系統(tǒng)闡述、探究”的意思，與“歷史”無關(guān)。我國許多城市建有自然博物館，研究Natural History的學(xué)問則被稱作博物學(xué)或博物志。——譯者注

[4]他們將這個數(shù)字乘以已知的樹種數(shù)量，預(yù)測僅在熱帶地區(qū)就有3000萬種不同的昆蟲。然而，這種推斷的前提存在某些問題，比如假定很大一部分昆蟲只能吃一個特定樹種的葉子，因此昆蟲的物種數(shù)量與樹種的數(shù)量直接相關(guān)。換句話說，科學(xué)家最初認為大多數(shù)昆蟲都極度特化：例如，如果一種蚱蜢沒有找到“正確的”灌木的葉子作為食物，它就會走向死亡而不是吃其他樹種的葉子。后來我們已經(jīng)逐漸了解到，昆蟲的食性要泛化得多，這使得總的估計值起碼降低了90%。許多其他研究也曾試圖推斷物種多樣性，都不可避免地將估計建立在不完整的信息基礎(chǔ)之上。

[5]關(guān)于人類起源的研究仍在繼續(xù)，各類觀點層出不窮。——編者注

[6]雖然我相信這個經(jīng)常被引用的說法是真的，但是科學(xué)家群體對此存在爭論。一個關(guān)鍵的挑戰(zhàn)在于，要證明一個物種的滅絕是極其困難的：沒有證據(jù)證明它存在不等于有證據(jù)證明它不存在。