动物界的农学家

布赖恩·汉德韦克

科学家们渐渐揭示出其他物种积累了数千万年的农业知识。

每届学生大概都学过，大约在1.2万年前，定居农业的出现是人类社会发展进程中的一场重大变革。那时，我们的祖先通过驯化野生动植物建立起了可靠的食物供给链，随之而来的便是一座座城市逐渐兴起，先进的文明与文化开花结果。我们坚信，从事农业生产是让我们与众不同的原因之一。

然而，事实证明我们并不是那么特别。和有的物种比起来，我们人类起步太晚了。早在6500万年前，也就是恐龙灭绝后不久，蚂蚁就开始培植菌类。一块2500万年前的巢穴化石证明，食菌小蠹和白蚁千万年来也在培植类似的作物。雀鲷科的鱼类种出了水藻菜园，而有的蚂蚁甚至发展出了一种饲养蚜虫和粉蚧的畜牧业。

昆虫学家特德·舒尔茨是史密森尼国家自然历史博物馆“蚂蚁实验室”的领头人。他说：“农业生产是动物世界里反复进行的活动，而我们人类不过是其中一种动物。”

舒尔茨与人合编了《人类农业与昆虫农业的趋同进化》一书。这本书探究了人类农民和非人类农民之间极其有趣的相似之处，也指出了我们可以向其他从事农业生产的物种学习什么。

| 其他物种的务农方法和我们的一样吗？|

一只白蚁用它咀嚼过的食物培植菌类，这和人类农民给大豆田施肥是一回事吗？蚂蚁从粉蚧身上抽取甜甜的分泌物，这是不是类似乳牛养殖？舒尔茨从自然界中另举一例来解释种种相似之处——他说，蝙蝠的翅膀和鸟的翅膀并不完全相同，但两者同为翅膀。

“这种相似性并非出于偶然。”舒尔茨强调说，“原因在于，蝙蝠和鸟要解决同样的问题。从这层意义上来看，农业同理。你没有选择出去找东西吃，而是自己种植食物。”

每个物种的农民都要开垦土地、种植庄稼、除草抗虫，最终收获劳动成果。每迁新址，农民都会抱着当初白手起家的老一套，从头再来。

圣路易斯华盛顿大学的进化生物学家琼·施特拉斯曼说：“我非常喜欢一只蚂蚁叼走产卵期粉蚧的画面。这只粉蚧个体会渐渐发展出一个完整的粉蚧种群。”

或许最为重要的是，人类农民和其他物种的农民都曾将野生动植物驯化成依赖农民生存的新物种。

在伦敦大学学院研究农业起源与演变的多利安·富勒表示，农业从根本上说是一种共生关系，由两个物种共同进化而来——其中一个物种在促进另一个物种生长的同时，以之为食。富勒说：“从这层意义上来看，人类和昆虫的行为是一样的。”

在整个美洲大陆和加勒比海地区，生活着约240种培植菌类的蚂蚁。它们集体外出觅食时搜集的不是食物，而是肥料。在培植菌类的蚂蚁中，切叶蚁可以称得上是进化程度最高的，它们成群结队地将搜集来的细小植物碎片带回位于地下的菌类种植园。蚂蚁培植可食用菌的规模能达到工业量级。它们将可食用菌隔绝在不利于野化的小气候中，使其产生遗传隔离。生长在蚂蚁种植园里的菌类已然相当适应不同于野外的共生环境，它们的生存完全依赖蚂蚁农民的劳作。

正如蚂蚁和它们培植的菌类，从事农业生产的物种大多与它们培植的作物一起经历了无数代的基因进化，所以一方能完全依赖另一方。然而，要问究竟是哪个物种驱动了这种共生关系，有时可能会引起争议。比如，蚂蚁的行为和生活方式已完全依赖于培植和食用菌类，而这种关系的影响远不止停留在行为层面。舒尔茨引用蚂蚁基因研究的结果说：“你可以简单地说菌类驯化了蚂蚁，因为蚂蚁的基因发生了改变。它们变得依赖菌类，而且很可能再也变不回去了。”

人类农民无疑是我们人类农业体系中的主导物种，至少我们自己是这么认为的。正如蚂蚁培植的菌类，人类农民种植的庄稼和驯化的动物确实也受益于共生关系。小麦、水稻和玉米可能是世界上生物量最高的草本植物。鸡大概是地球上數量最多的鸟类，而它们的祖先原鸡只在少数几个栖息地存活了下来。

富勒说：“根据达尔文的学说，经过驯化的物种获益颇丰。你大致可以理解为是它们在驱动共生关系。”但是，经过驯化的农作物却需要人类的参与来维持共生关系，而人类握有选择权。“如果人类停止种小麦，那么小麦就无法自我繁殖。”富勒解释道。

古代农业遗址一再向我们展示出这种情况——人类选择弃种某个作物品种，改种其他品种，最终导致原来的品种灭绝。这也是非人类农民根本考虑不到的情况。

富勒说：“真正的区别在于，人类一旦转向某个农业文化体系，就会开始大量驯化物种。”人类的基因并没有和特定的农业体系绑定，因为人类农业经历的是文化演变，而不是基因进化。

我们种植并食用许多种食物。小麦也好，山羊也好，每个经过驯化的物种发挥着不同的作用，有的提供蛋白质，有的提供油脂或纺织原材料。非人类农业中的共生关系不同于此，除了几个有趣的物种外，多数的共生关系都是“一对一”的。

科学家在雀鲷科鱼类种群中发现了一种极其罕见的农业生产活动，这是已知的首个非人类脊椎动物驯化另一物种的案例。奠眶锯雀鲷在珊瑚礁上养殖水藻并以之为食。施特拉斯曼称：“奠眶锯雀鲷种在珊瑚礁上的水藻无法在其他地方生长，因为它们很容易败给其他品种的水藻。”

此外，奠眶锯雀鲷还会成群饲养糠虾。游动的虾群用自己的排泄物给水藻施肥，有助于提高产量。反过来，奠眶锯雀鲷也能保护它们的务农好帮手糠虾免遭其他鱼类吞食。施特拉斯曼解释说：“进化出一种新特性很难，但捕获具有那种特性的其他物种就容易多了。奠眶锯雀鲷的例子就是这种情况。”

| 农业为何存在，又为何如此少见？|

人类农业生产活动的诞生时间可追溯到2万年前或更早。尽管少数几个物种也从事农业生产活动，但比起自然界中的捕食者、食草者和采集者，它们的数量微乎其微。就算不是人类特有，农业依旧极其少见。从事农业生产活动并不单单与智力相关，比如海豚和很多灵长目动物就不会务农，而黏菌却会培养细菌。

那么，为何特定物种会定居下来务农呢？舒尔茨称：“这需要大量意外事件同时发生才能实现，但出现这种情况非常罕见。”定居成为农民的必定是会储存、分配食物的觅食者。而能成为农民所用的物种，必须天生适合被驯化，要在之后的数代间产生有利的基因变化。在整个过程中，适宜且稳定的气候条件也必不可少。

我们以采集狩猎为生的祖先就是沿着这条路，逐步改造周围的生态系统，慢慢驯化对自身有利的杂草、水果和动物。比如，经过驯化的狗和鸭子往往爱在人类定居地周边活动。

非人类农民通常也出自高度社会化的物种，它们相互交流、共享资源。在进化过程中，昆虫农民分工种植作物，合力打造群体共有的食物来源，最终使所有个体获益。斐济的蚂蚁以穗鳞木属植物为食，它们用自己的排泄物为其施肥，然后播种新的作物。这种与生俱来的行为是漫长进化史的产物。

我们人类的情况截然不同。舒尔茨说：“婴儿生来不会务农。人类农业经历的是文化演变，这种演变比基因进化快得多，可塑性也强很多。”

| 我们能从非人类农业中学到什么？|

随着人口激增、气候改变，人类农民需要更优质、更高效的农业。我们能向有数千万年农业生产经验的物种学习什么呢？

非人类农民不会刻意作出有利于可持续发展的选择。然而，作为参与生态系统进化的一分子，无数代的进化经历让它们天生高效。“就我研究的蚂蚁而言，经过6600万年的反复试验，我认为它们从事农业生产的方法早已得到优化。”舒尔茨说道。

有的蚂蚁在自己身上培养细菌，再用细菌分泌出来的抗生素防治霉菌等有害生物。长久以来，这种共生关系的有效性已得到证实。细菌分泌出的抗生素似乎一直随着霉菌的进化而进化，以此保证共生关系持续起效。或许诸如此类的昆虫农业体系能孕育出比化学药剂更有效的害虫防治法？使用化学药剂只会让害虫的抗药能力不断进化。

无论是培植菌类的蚂蚁，还是种植水藻的鱼，非人类农民都种植无性繁殖作物，即基因完全相同的作物。施特拉斯曼解释说：“生物系统让我们深刻地了解到，比邻而生的植物克隆体长势更好。”如果一片庄稼地里的作物基因相同，那么它们就无须竞争，也就不存在进化压力，这有助于提高产量。不过，这种共生关系非常危险，因为单凭一种病原体就能轻而易举地让基因相同的作物灭绝。

为了防备上述风险，人类会促进作物多样化，但非人类物种似乎也能稳稳扛住风吹雨打。它们长期种植单一克隆体，可这样做的弊端却一个也没显现出来，这是如何做到的？施特拉斯曼对此十分好奇。她说：“如果我们能找到减少庄稼地里物种冲突的方法，那么就能提高产量，但这是件非常复杂的事情。”

非人类农民往往还在更大的生态系统中占据着自己的位置。

比如，切叶蚁发挥的作用犹如大型食草动物。一个蚂蚁种群的重要性堪比一头奶牛，它们能消耗掉和一头奶牛食量相当的青草和树叶。然而，蚂蚁并不会像大型哺乳动物那样，将种群栖息地周围的植被啃食殆尽。

蚂蚁数量众多，搜集的食物也多种多样，但原因不止于此。栖息地周围的动植物不仅与蚂蚁共同进化，还发展出了对抗蚂蚁的防御能力。例如，有的树种在遭到攻击时会分泌出特殊化学物质，影响菌类的生长。舒尔茨解释说：“只需要一天左右，蚂蚁种植园的收成便开始减少。这时，蚂蚁就会意识到自己该搬到别的地方觅食了。”

建立这种共生的依赖关系需要很长时间。不过，人类农民渐渐也意识到不应彻底改变周围环境，融入其中才能获益。混入了热带雨林物种的咖啡种植园，虫害问题就比较少见。在北美大平原地带的天然草原上零零散散地种庄稼，这种方法有助于提高产量，防止土壤侵蚀，种种好处，不一而足。

“人类正在不断地发展各种农业体系。希望每个体系都能更好地融入周围环境。”舒尔茨說道，“我们用来防治害虫和杂草等东西的方案要多多遵循进化原理。”

如果人类希望再务农6500万年，好让自己达到蚂蚁的专业水平，不如就从学习蚂蚁如何与环境和谐相处开始，这或许能让我们开个好头。

[编译自美国《史密森尼》]

编辑：马果娜