大科技杂志的文章

一间静悄悄的实验室里躺着一百多具古老人类遗骸。考古学家来到此处，采集了它们的DNA并进行分析。可是当看到分析结果的那一刻，考古学家们都惊呆了，结果显示5000年前的欧洲人就曾被鼠疫折磨过！更令人惊讶的是，这次的鼠疫和14世纪席卷欧洲的鼠疫不太一样！这究竟是怎么回事？

一个疯狂的想法

5000~6000年前，中国还没有正式的朝代，也许只有一些零零散散的部落。此时的欧洲也没有国家，只有一些散居村落，坐落在有充足水源和肥沃土壤的地方。人们开垦土地，栽培谷物，饲养牲畜，过着自给自足的农耕生活。

但是在这期间，欧洲本地农民像是突然集体失踪了一样，人口数量急剧下滑，而且涉及的范围非常广。考古学家一直搞不懂这是为什么。一个可能的解释是，农民们死于一种致命的传染病，因为已经没有任何其他更合理的原因了。可是幕后元凶到底是哪一种致命的流行病呢？考古学家百思之后，产生了一个念头：有没有可能是鼠疫呢？

恐怖的黑色斑点

在深入分析之前，我们先得了解一下鼠疫的历史。

鼠疫，是因感染鼠疫杆菌而引发的疾病。人类被鼠疫杆菌感染后，会产生严重发热、淋巴结炎、肺炎、咳嗽和腹泻等症状，几天内鼠疫杆菌就能将感染者杀死。当然，今天我们已经可以用抗生素来直接杀死鼠疫细菌。但如果患者不进行治疗，那么紧接着他的淋巴和肺部会被感染，发展成肺鼠疫，或淋巴腺鼠疫。

肺鼠疫是最活跃、最致命的鼠疫变异。在人病死之前，会经常咳出泡沫状液体，甚至咳血。通过咳嗽和呼吸，鼠疫细菌就能在人和人之间传播。

相比于肺鼠疫，淋巴腺鼠疫的致命性稍微弱些，但仍极具传染性。淋巴腺鼠疫会使患者皮肤下面的组织坏死，皮下出血，然后血液会凝固住，形成恐怖的黑色斑点（鼠疫被称作黑死病的由来）。

人类第一次有记录的由它引发的瘟疫发生在公元541年的地中海。大规模的疫情对当时的拜占庭帝国造成了巨大损失，史书上将此次鼠疫称为查士丁尼大瘟疫。之后的第二次大瘟疫，也就是14世纪泛滥欧洲的黑死病。

据史料记载，第二次大瘟疫的传播有一个特别重要的角色——跳蚤，身体内有鼠疫杆菌的跳蚤叮咬人类，导致人类被感染。而在14世纪的欧洲，街道上几乎满是跳蚤，鼠疫传播速度非常快。那时，为治疗鼠疫，人们用尽一切稀奇古怪的治疗方法，比如有的人吃下了粪便和草木灰；有的人将活蟾蜍抱到胸前祈祷，期望能治愈疾病，但疗效甚微。很多人相继痛苦死去，在短短5年时间内，鼠疫就无情地夺去了1/3欧洲人的生命。人类快速地死亡还带来了一系列的负面影响：劳动力缺失，村庄废弃，农田荒芜，紧随着便是欧洲的大饥荒，更多的人死去，阴暗的死亡氛围笼罩这片大陆，挥之不散。如今人们回顾历史时，仍旧对这场杀伤力极强的瘟疫心怀畏惧。

101个骨骼的测定

对比之下，5000多年前的人类集体失踪的情况，跟14世纪鼠疫肆虐的场景似乎确实有点相似。有了这个疯狂的想法之后，科学家们开始寻找鼠疫留下的历史痕迹。他们打算分析101个骨骼的DNA（从牙齿中采集），而这些骨骼的主人们都是生活在3000~5000年前欧洲大陆的古人类，或许它们能透露一些答案。

可是，古人类骨骼的DNA通常保存得很差，由于受到技术的限制，早些年科学家几乎无法从他们的骨骼中提取DNA。直到不久前一种新方法的出现——下一代测序法，可在纳米级别分析DNA序列，速度超级快，能同时对上千到上百万条序列进行测定。它几乎能分析所有DNA样品，无论是从人类、动物体内，还是微生物中提取出来的DNA。

新方法成为了科学家分析古人类的好帮手。从101个古牙齿中，科学家分离了超过890亿个微小的DNA片段。此外他们还利用计算机软件细细查看这890亿个DNA片段，寻找是否有鼠疫杆菌留下的痕迹。一个月后，科学家有了答案：在101具骨骼中，有7具包含了鼠疫杆菌的DNA。其中，最古老的DNA是来自于一具5000多年前西伯利亚的古人类骨骼。

一眨眼的工夫，鼠疫第一次出现的时间倒退了近3500年。

“发育不良”的致命菌

可是，科学家却发现了这7具古人类骨骼中鼠疫杆菌的差别。如果鼠疫杆菌要靠跳蚤传播，它必须有两个重要基因，一个是 ymt基因，另一个是变异的pla基因。在7具骨骼中，只有一具含有的鼠疫杆菌DNA中同时存在这两种重要基因。那是一具年轻的骨骼，它的主人生活在3000多年前的亚美尼亚。而剩下的6具（包括5000前的骨骼）所含有的鼠疫杆菌DNA并没有这两种重要基因。这说明什么呢？这要从重要基因的功能说起。

首先是ymt基因，它能将鼠疫杆菌保护起来，不受跳蚤肠道毒素的影响，还能破坏跳蚤的消化系统，导致跳蚤饥肠辘辘变得饥不择食，疯狂暴躁起来，狠狠噬咬人类，与此同时，还会把胃里的东西和鼠疫杆菌一同吐在人类皮肤的伤口上，使人类被感染。而变异的pla基因使得鼠疫杆菌能在人体的不同组织间转移，使鼠疫杆菌从肺部进入血液和淋巴节，破坏淋巴系统，最终引发淋巴腺鼠疫（皮肤下出现黑色斑点）。

重要基因的缺失，好像在暗示着5000年前的鼠疫杆菌还没有“发育完好”，无法入侵淋巴系统。所以，这种古老鼠疫杆菌不能导致淋巴腺鼠疫，只能导致肺鼠疫。

致命的DNA交换

让我们在脑海中还原这样一幅场景：5000多年前生活在欧洲的人类祖先，本来一切都好好的，但是有一天，他们发现自己呼吸变得不顺畅了，紧接着，他们的肺部就像是一个破风箱，一呼一吸之间都嘎嘎作响。他们开始接二连三地发烧、咳嗽，甚至咳出鲜血，他们无力地躺在床上，只能在绝望的咳嗽中等待死亡。这是令人悲伤的画面，但却是发生在历史上的真实事件。

不过，一些实验表明，发育不良的古老鼠疫杆菌可能没有立即致命的威力。一些科学家认为在5000多年前，许多人在欧洲和亚洲之间迁移走动，或许古老、杀伤力小的鼠疫杆菌并没有立即杀死它的感染者，因此感染者可以带着身上的鼠疫杆菌走了很长距离，将疾病传播开来，导致大范围内很多人同时死亡，人口数量急剧下降。

后来，大概在3000～3600多年前，鼠疫杆菌可能是从其他细菌那里“吸收”了ymt基因和变异的pla基因，使自己能够在跳蚤体内生存，然后通过跳蚤来感染人类——成为了名副其实的黑死病，而后在14世纪的欧洲上演了一场大规模的杀戮。

本文源自大科技*科学之谜 2016年第10期杂志文章、欢迎广大读者关注我们大科技的微信号：hdkj1997

谈起外星怪物，绝对不能不提1979年上映的科幻电影《异形》。《异形》虽然不是最早描述外星怪物的电影，但它绝对是最为知名的。该电影获得了巨大的成功，而且还衍生出了三部官方续集，以及两部前传。这些电影都为我们描述了一种噩梦般的生物——异形。

异形的外形，是瑞士超现实主义艺术家H·R·吉格尔为电影所设计的。借此，吉格尔还捧回了第52届奥斯卡最佳视觉效果奖。不过，与许多其他科幻作品中的外星生物不同的是，异形不是智慧生命，而是一种极富攻击性和生命力强的野蛮生物。但在电影《异形》中，“诺史莫”号太空船上的生化人Ash却对异形赞叹不已，认为异形是“完美的有机体”，因为它具有超强的构造和攻击能力，生存是它的唯一目的，它还“不被良知、悔意和道德左右思想”。可以说，异形是一台活的杀人机器。

那么，下面我们就来分析一下这个“完美的有机体”的生理结构，并试着用我们的生物学来解读一下。

巨大的甲虫

典型的成年异形，是一种有着细长大头、可双脚站立、带有巨大长尾的类人形生物。虽然像人形，但它更像节肢动物，比如蝉或螃蟹，因为它有着分节的身躯、分节的附肢，外表还有着一种厚厚的、保护性的外骨骼。可以说，它就像一只巨大的甲虫。

节肢动物的外骨骼最外一层是很薄的蜡质层，可防止外界水的渗入或体内水的蒸发。蜡质层下方是壳多糖层，由壳多糖构成，是外骨骼的主要构成成分。电影暗示，异形的外骨骼的构成可能与上面的类似，不过表层还包含硅化合物，这使得它的外骨骼更加坚固。但是，外骨骼会带来一个麻烦，那就是限制身体的生长。

地球上的节肢动物，如果想要长大的话，需要进行蜕皮。在蜕皮时，节肢动物的表皮细胞会分泌一种酶，将壳多糖溶解，同时使蜡质层破裂。这样，节肢动物就可以从外骨骼中钻出来，而表皮细胞会分泌新的外骨骼。在新的外骨骼未完全硬化之前，身体可以增大体积。正在发育的节肢动物幼体，需要进行很多次蜕皮，才能长大。发育成熟时，它们就不再长大了，蜕皮也就停止了。

蜕皮期是所有节肢动物最脆弱的时期，而且体型越大，蜕皮越困难，耗时越长。于是，自然选择决定了节肢动物无法变成巨兽。与之相反的是，成年异形十分庞大，身高通常在2米左右，身长连尾部在4米左右，很显然它不遵守我们的生物学原理。

嘴里还有一张嘴

异形张开它的血盆大口后，还能从嘴里伸出一个较小的嘴，用来咬住猎物。看似十分怪异，但是在地球上，海鳝的嘴部结构就跟异形的极为相似。海鳝有两套颌骨，当它用自己的主颌骨咬住猎物后，其内部的颌骨会从里面伸出来并咬住猎物，直至将其拽进喉咙里。可以说，海鳝是现实世界中的“深海异形”。

此外，一些昆虫的口器也与异形的比较相似。例如，蜻蜓的幼虫水虿的口器下唇如同一个铲子，具有折叠结构，平时不用时折叠于头胸部之下，当遇到猎物时，水虿就把下唇展开，伸向猎物，并用下唇前方的双钩（或锯齿）夹住猎物。下唇出击的时间极短，常常是在几毫秒之内。然后，水虿会把下唇收回来，并将猎物送进嘴里。

强酸性血液

异形的血液呈强酸性，可以腐蚀很多东西，包括人类的皮肤、金属等。电影《异形》中，主人公们把异形的血液叫做“分子酸”，但实际上这是一种重复的说法，因为所有的酸都是由分子构成的。那么，一种生物的血液可以呈强酸性吗？

不管是其他动物还是人类的血液，正常情况下是呈弱碱性的。强酸会破坏蛋白质的结构，如果像异形那样，血液都呈强酸性，那么就会腐蚀体内的组织和器官。不过，人类以及许多动物的胃里面含有较强的酸，但胃部有胃黏膜，能起到保护作用。也许，异形体内也存在类似的保护机制。

复杂的生命周期

异形最为特别的地方，是它复杂的生命周期。它不是直接由母体产下自然成长的，而是借助别的宿主发育长大的。它的最初状态是异形卵，由异形女皇产下。异形卵结构很复杂，里面装有像蜘蛛一样的 “抱面体”，它因会抱住宿主的脸而得名。“抱面体”内是异形胎儿。异形卵对周围的环境十分敏感，一旦感应到适合的宿主接近时，异形卵会打开顶部让“抱面体”弹出袭击宿主。“抱面体”行动迅速，腿部力量惊人，会扑到宿主的脸上，撬开其嘴巴，把异形胎儿从宿主的喉咙注入宿主体内。

胎儿注入完毕后，“抱面体”的使命就完成了，它最终会从宿主脸上脱离，然后自动死亡。经过几个小时的妊娠期后，异形胎儿会在宿主体内发育完全，变为“破胸体”，顾名思义，就是破开宿主的胸部出来。“破胸体”还没一只家猫大，而且未发育完全，基本上会尽量避免战斗，但它会在几个小时之内发育完全，变为一只战斗力极强的成年异形。

根据异形的繁育方法，我们可以认定，异形是一种拟寄生生物。拟寄生本质上是一种捕食行为，只是过程有些像寄生而已。拟寄生生物会在生命的某些关键时期（比如幼年期），寄生于宿主体内或体表，然后最终将宿主吃掉，然后开始独立生活。

地球最常见的拟寄生生物，就是寄生蜂。雌性寄生蜂会把卵产入宿主体内或体表，卵孵化之后，幼蜂就会以宿主为食。通常，宿主不会立即死亡，直到幼蜂发育成熟。幼蜂会在宿主干枯之后，化蛹羽化而出。

生长速度极快

在电影《异形》中，“破胸体”冲破宿主胸腔后就跑掉了，但在几个小时之后，当主人公们再次遇到它时，它就已经成长为一头巨大的怪物了。那么它怎么长大的呢？可惜，《异形》系列电影并没有指明。随后出版的小说暗示，异形跑掉后，把存储在飞船上的好多吨食物吃掉了，然后经过几次蜕皮后迅速变大，成为一只凶猛的大怪物。

不管怎样，这表明异形身体具有极高的代谢效率，以及极快的细胞分裂速率。也许，异形的细胞能通过存储大量的水来增大体积。不管怎样，它的生长速率远超地球上的动物。而在地球上，蓝鲸是长得最快的动物之一，不过幼年蓝鲸通过不断进食，一天之内也只能增重90千克左右。

?混合基因

异形最为怪异的是，发育完全后的异形将会具有一些宿主的特征。例如，宿主是人类的异形，能像人类那样用后腿走路，而且头脑灵活，速度和战斗力均衡。宿主是狗或牛的话，那么异形就会具有一些狗或牛的特征。在2007年的电影《异形大战铁血战士2》中，还出现了一种宿主是铁血战士的异形。铁血战士是一种虚构的战斗力极强的智慧外星生物，而宿主是铁血战士的异形，就成为了一种最凶残的异形，比其他异形要强壮得多，只是身躯略显笨重。

异形的这种特点，可能是因为“破胸体”在宿主中发育时，把宿主的部分基因融合到自己的基因组中了。地球上多数的动物都不会这样，不过，许多细菌却具有类似的能力。细菌能从外部环境或从其他生物体中吸收一些DNA片段，然后再把这些DNA片段整合到自己的DNA中。借助这种方式，细菌可能会获得一些有用的基因，比如能抵抗抗生素的基因。

通过这些分析，我们可以看出，异形的许多特征都能在现实的生物中找到类似的对应生物。我们虚构出的异形很怪异，但大自然本身也是奇妙无比的。

本文源自大科技<科学之谜> 2017年第7期杂志文章 欢迎读者们关注大科技官微：hdkj1997

这个目前没定论，权威但不可靠的说法是，我们的宇宙像一张超膜上的肥皂泡，通过虫洞与平行宇宙相连。