本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
“别碰那些蜘蛛网!”
几十年前,我和我的妻子在一个马场工作,那里明确指示所有人永远不要清理谷仓内的蜘蛛网。当然,主人自己偶尔会非常小心,几乎像外科手术般地移除一些目标明确的旧蜘蛛网,但大多数蜘蛛网始终保留着。解释?蜘蛛不打扰任何人,而苍蝇和蚊子则打扰马和人。
另一方面,为了平衡,有一句古老的塞尔维亚谚语是这样说的:“如果没有风,蜘蛛网会覆盖天空”
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我猜想每次有人抱怨秋天席卷全国的强劲东风科沙瓦时,都会说这句话。
而这种情况——蜘蛛网覆盖天空——正是马克·吐温的故事《Some Learned Fables, For Good Old Boys And Girls》中发生的事情,其中以蜘蛛先生作为主要角色之一。我小时候一遍又一遍地读吐温的短篇小说。现在仍然喜欢。
为什么我们如此迷恋蜘蛛,在现实生活中、神话中和流行文化中?我当然是,一直都是。
有小小姐莫菲特和伊茨比茨蜘蛛。
小时候,我看了老电影《塔兰图拉毒蛛》,印象非常深刻。后来我情不自禁——必须看了《八脚怪》和《蜘蛛恐惧症》。是的,还有蜘蛛侠,尽管它有科学上的……呃,穿帮镜头。
当然,我知道阿剌克涅和关于美臀仙女蜘蛛(Shenora Spider)起源的美丽神话(现实中真的存在这种物种吗?)。
然后是文学作品中的蜘蛛。约翰·温德姆的《蛹》中的蜘蛛人吓到了我。大约在1981年,当我玩辛克莱ZX Spectrum上的电脑游戏《霍比特人》时,我与幽暗密林的巨型蜘蛛战斗过,那时我已经读过塞尔维亚语和英文原版的书。在《指环王》中有尸罗,在《哈利·波特》中有阿拉戈克。
当然,历史上最好的蜘蛛——夏洛!
今天是《夏洛特的网》首次出版60周年纪念日,《夏洛特的网》是关于一只会说话的猪和一只会写字的蜘蛛的美丽而令人难忘的故事。
有趣的是,在我生命的前25年里,在南斯拉夫长大,直到我来到美国之前,我都没有听说过《夏洛特的网》。但是后来我有了孩子。孩子们喜欢一遍又一遍地看这部电影。所以我读了这本书。
直到今天,我偶尔还会情不自禁地开始唱“Isn't it great that I articulate!”(我能清晰表达真棒!)。对于一个视文字为玩具的作家来说,这是一种重要且发自内心的情感。
后来我收到了邮寄来的(但我还没读,我保证我会读的),迈克尔·西姆斯(Michael Sims)的书《夏洛特的网的故事》,这是E.B.怀特(E.B.White)的传记和这本书的创作故事。
但并非一切都是虚构和神话。我骨子里是个科学家。每一个虚构的角色都总是让我想要更多地了解真实的生物。
几个月前,我去了纽约市的美国自然历史博物馆(谢谢送票的人,你知道是谁!)去参观他们的新展览——活蜘蛛展。是的,“活”是一个很好的描述——那里有很多活体标本,很多都非常吸引人。
正如通常在博物馆展览中发生的那样,有很多东西可以学习关于我们所知道的知识。解剖学、生理学、生态学、进化、地理、行为。当然,那里有一些非蜘蛛生物,比如蝎子,但它清楚地解释了它们为什么不是蜘蛛以及它们是如何相关的。
可以看到一段短视频,展示了角斗士蜘蛛如何通过在其猎物上投掷精心构建的网陷阱来捕获猎物,就像这样
他们还提到了流星锤蜘蛛,它通过用其流星锤状的丝球套索住猎物来捕获猎物
有趣的是——至少对我这个时间生物学家来说——流星锤蜘蛛利用其生物钟来实现一个有趣的功能——它在夜间不同时间在其信息素中产生不同的化学物质混合物 (pdf),以配合两种不同蛾子物种飞行的不同时间,每种物种都被特定的芳香化学物质混合物所吸引。
但除了学习事实之外,我还关注了展览尝试纳入科学过程的方式——我们如何知道我们所知道的关于蜘蛛的知识?我正在寻找,也许是对狼蛛求偶信号的巧妙实验的描述,或者对独特的社会性、群居性蜘蛛研究。并没有。
最后有一部分描述了科学家如何在野外采集蜘蛛,他们如何捕捉、保存和标记它们。
然后我看到了我真正想要寻找的东西。是的!他们做到了!展览对我有史以来最喜欢的蜘蛛研究进行了非常好的描述!它就在那里,《夏洛特的网》的联系,以及我自己的个人联系!我在罗利市北卡罗来纳自然科学博物馆的上次#TriSciTweetup 上谈到了它,为了每周四在每日星球咖啡馆与布莱恩·马洛主持的首次闪电演讲。
早在1948年,动物学家H.M.彼得斯(H.M. Peters)正在研究蜘蛛如何结网。他感到很疲倦,因为他必须在深夜进行所有研究,那时蜘蛛才会结网。因此,他问他的朋友彼得·维特(Peter Witt),一位药理学家,是否有什么东西可以给蜘蛛吃,让它们在白天结网。彼得建议使用安非他命。但没有用。蜘蛛仍然在晚上结网。但是,天哪,它们的网看起来太疯狂了!它们就像印象派艺术!
彼得·维特是一位了不起的人,一位杰出的人。我有幸在1998年见过他一次,就在他去世前几周。他曾是罗利市多萝西娅·迪克斯医院(Dorothea Dix hospital)大脑和行为研究所的负责人,该医院现已不幸关闭。
彼得·维特对他的朋友彼得斯给蜘蛛服用安非他命后得到的结果感到好奇,于是他将自己的研究转向那个方向,利用蜘蛛网作为窗口来研究不同的化学物质如何影响神经系统。其中一些是当时的药物。另一些是在20世纪50年代和60年代在街角相对容易找到的毒品。当然,出于不同的原因,两者都引起了科学界的兴趣。
不同的药物对蜘蛛网的形状有不同的影响。在高剂量下,几乎每种药物都会导致高度不规则的蜘蛛网。但在精心选择的较低剂量下,存在一些有趣的差异。例如,在咖啡因的影响下,蜘蛛网在垂直方向上较短,但在水平方向上较宽,因为蜘蛛在蜘蛛网的放射状辐条之间形成更大的角度。
最引人注目的是LSD-25的效果。是的,LSD。这是唯一一种导致蜘蛛网比对照组编织得更仔细、更完美的药物。
夏洛特?是你吗?
许多年后,我在北卡罗来纳州立大学(NCSU)教授动物生理学实验室。实验室的一部分是一个项目,由学生在我的指导下完成。一些学生做了关于人类的项目——彼此。但另一半使用动物。无脊椎动物,因为没有时间获得IACUC(机构动物护理和使用委员会)批准使用脊椎动物(这是一个漫长而艰难的过程)。
我的一个学生决定使用彼得·维特的实验方案,应用一种他那时从未用过的化学物质——血清素。结果?蜘蛛结了不错的网,但它们花费的时间大约是原来的两倍。它们慢慢地结网。它们可能只完成了螺旋线圈的一半就决定结束,在螺旋线圈之间留下了大约两倍的空间。
蜘蛛的大脑很大且复杂。它们非常大,甚至无法只填充头部,一部分填充了胸部。当然,蜘蛛的大脑很难研究。更不用说我们还没有对蜘蛛基因组进行测序,因此我们没有工具来监测蜘蛛大脑中正在发生的事情。因此,这条研究路线在很大程度上已被放弃。
但这并非完全徒劳。除了能够根据物质对蜘蛛网的影响(通常与它们对人脑的影响相对应)对物质进行分类外,这种方法现在在农业中也有一席之地。在田地或果园里放置几只蜘蛛过夜,然后在早上查看蜘蛛网,可以告诉研究人员那里是否有杀虫剂,如果不是确切的种类,也许是哪一类杀虫剂。
也许空气中有什么东西可以诱导蜘蛛写出“太棒了”,我很想知道它是怎么做到的。