豪豬的防御武器

美國紐約州北部的卡茨基爾山，一個(gè)晴朗的仲夏午夜，我正打算捕捉“洛蕾塔”——一只成年的雌性豪豬。動(dòng)手之前，我特地戴上了厚厚的乙烯樹脂手套，以免被“洛蕾塔” 鋒利的箭刺刺傷。我原本想將它暫時(shí)放進(jìn)一個(gè)暖和的容積大約為13升的野餐用冷藏箱里，然后做一些數(shù)據(jù)測(cè)量和觀察，但“洛蕾塔”自有打算，它用尾巴在我?guī)е痔椎氖稚现刂匾粨簦液煤窈竦囊蚁渲瑢颖Ｗo(hù)了我的手，但還是有很多箭刺刺穿手套，深深地扎進(jìn)了我的手指和手掌。手立刻痛得無法動(dòng)彈，“洛蕾塔”贏了第一個(gè)回合。

“洛蕾塔”在我的手套上留下了一片森林般的箭刺，要把它們拔出來需要多大的力量呢？

豪豬的箭刺是頗負(fù)盛名的防御武器。除了臉、腹部和四肢內(nèi)側(cè)，豪豬的幾乎每一寸表皮上都覆蓋著長長短短的箭刺。箭刺的長度從1.3厘米到11厘米不等。可怕的是，箭刺尖端有堅(jiān)銳的倒鉤，能夠刺入受害者的體內(nèi)，而豪豬自己卻擁有防止微生物感染的表皮，能避免箭刺傷害自己。

當(dāng)我用牙咬著脫下被箭刺戳穿的手套時(shí)，發(fā)現(xiàn)我的手指和手掌上全是一個(gè)個(gè)的血斑點(diǎn)，所幸還沒有刺尖折斷后深入到我的身體內(nèi)四處游蕩。隨后，我伺機(jī)赤手空拳地進(jìn)行了另一次捕捉，成功了——豪豬被我裝進(jìn)了冷藏箱里。豪豬在里面很不安生，我只好不時(shí)地拍拍冷藏箱的蓋子以穩(wěn)定它的情緒。在給這個(gè)刺兒頭“朋友”稱重時(shí)，我注意到它正在分泌乳汁，原來它已經(jīng)做了母親。在做了一些數(shù)據(jù)測(cè)試后，我放了它。它輕快地朝林子里自己孩子的所在地走去。

不過，“洛蕾塔”還是給我留下了一些東西——嵌在我的乙烯樹脂手套上的一小片森林般的箭刺。為了能再次使用手套，我得把所有的箭刺拔掉，但卻驚訝地發(fā)現(xiàn)要把它們拔出來很難。我突發(fā)奇想：到底需要多大的力才能將箭刺拔出來呢？

在我隨身攜帶的工具中有一個(gè)精確的彈簧稱，最大量程是300克。我把一個(gè)夾子同彈簧稱連接起來，然后用夾子夾住手套上的箭刺開始拉動(dòng)。我總共測(cè)量了84根箭刺，結(jié)果發(fā)現(xiàn)拔掉1根箭刺平均需要190克的力，而且其中還有20根箭刺仿佛生了根一般非常頑固，以至于拔掉它們所需的力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了彈簧稱的稱量極限。后來的實(shí)驗(yàn)證明，拔出最牢固的刺所需的力達(dá)到4.54千克。即使按拔出每根箭刺的力為190克，那么同時(shí)拔出84根箭刺所需的力就超過15千克，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于“洛蕾塔”5.9千克的體重，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它自己竭盡全力所能產(chǎn)生的力（與其他哺乳動(dòng)物相比，豪豬的肌肉并不強(qiáng)?。?/p>

那么，“洛蕾塔”是如何做到輕松地把它自己同我的手套分開來的呢？原來，“洛蕾塔”的“絕招”不是把箭刺從手套上拔出來，而是讓它們脫離自己的皮膚。為此，我用速效麻醉藥麻醉了“洛蕾塔”和另外７只豪豬，然后對(duì)它們進(jìn)行拔刺測(cè)試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：如果使1根箭刺從“洛蕾塔”的皮膚上脫落需要80克的力，那么要使84根箭刺脫落所需的力大概和豪豬自身的體重相等。對(duì)于一個(gè)想要迅速脫離對(duì)手的小動(dòng)物來說，這力量顯然還是太過強(qiáng)大，顯然，豪豬就仿佛《格里佛游記》中格里佛被小人國的人用很多細(xì)小的鐐銬銬住一樣無法逃脫。然而，事實(shí)卻是“洛蕾塔”在瞬間折斷了84根箭刺，將它們留在我的手套上，成功地逃脫了。看來，我的計(jì)算一定在什么地方出了差錯(cuò)。

后來，加拿大雷灣湖首大學(xué)的組織學(xué)家戴維#8226;錢普曼的介入，為我提供了另外一種解釋。他在采用顯微皮膚學(xué)方法對(duì)豪豬的皮膚和刺囊進(jìn)行研究后指出，當(dāng)豪豬的箭刺刺進(jìn)對(duì)方體內(nèi)后，分離箭刺所需的力可能來自對(duì)方——當(dāng)一根箭刺刺進(jìn)我的乙烯樹脂手套時(shí)，一個(gè)大小相等但方向相反的反作用力能驅(qū)動(dòng)箭刺的根部更深地進(jìn)入豪豬皮膚，使箭刺在瞬間從根部折斷并同周圍的肌肉組織分離，這樣，豪豬只需要用很小的力就可以將箭刺從身體上分離出去。

錢普曼的顯微鏡觀察進(jìn)一步揭示了箭刺的秘密：豪豬箭刺的根部纏繞著一種線軸結(jié)構(gòu)。這是一種非常有效的構(gòu)造：當(dāng)豪豬放松（比如熟睡）時(shí)，線軸能自由移動(dòng)，不會(huì)因偶然的碰撞和擠壓而丟失箭刺；但是，當(dāng)豪豬被激怒后，箭刺就會(huì)立即豎起來，線軸結(jié)構(gòu)張開并被皮膚里的韌帶組織拉緊，使箭刺處于攻擊狀態(tài)。如果一個(gè)強(qiáng)大的向下的力量作用于箭刺，其根部就會(huì)更深地進(jìn)入豪豬體內(nèi)，此時(shí)周圍的韌帶組織立刻就會(huì)與箭刺斷開，豪豬便能容易地將箭刺留給對(duì)手，自己則快速逃離。

為此，我專門在一只名叫“寶貝兒”的雌豪豬身上試驗(yàn)了一下。我們用一塊軟木擊打“寶貝兒”背部聳立的箭刺，然后將它麻醉，再貼近它的皮膚將箭刺的刺尖剪斷。結(jié)果正如我們所料，拔出這種剪斷刺尖的箭刺所需的力量大大降低，只有60克。

一種有點(diǎn)類似于山羊氣味或者有點(diǎn)怪異的干奶酪氣味，那就是一只在樹枝上方正處于警戒狀態(tài)的豪豬發(fā)出的警戒氣味。

和捕食者對(duì)抗是要冒被傷害的風(fēng)險(xiǎn)的。我曾經(jīng)在位于麥迪遜的威斯康星大學(xué)的動(dòng)物學(xué)博物館里看到一塊豪豬的頭骨。頭骨發(fā)現(xiàn)于19世紀(jì)80年代，那時(shí)，狼等動(dòng)物并不像現(xiàn)在這樣罕見，它們四處游走，與狼獾共同分享著豪豬的棲息地。在那塊頭骨的頂部有被犬科動(dòng)物的牙齒咬過的痕跡。但很明顯，那只豪豬后來還是活了下來。

在自然界中，對(duì)動(dòng)物而言，也許擁有安全意識(shí)要比僅僅擁有先進(jìn)的防御武器更重要。在與對(duì)手較量中，你也許能贏得最后的勝利，但是在爭斗的過程中你卻難免受傷，而最有效和最合算的辦法是避免爭斗。也就是說，在事態(tài)還沒有發(fā)展到失控之前，用信號(hào)去警告對(duì)手，讓它意識(shí)到你擁有強(qiáng)大的防身武器，從而知趣地放棄對(duì)你的冒犯。

那么，豪豬是如何避免致命搏斗的呢？秘密就隱藏在箭刺中：當(dāng)一只豪豬感覺自己受到威脅時(shí)，它全身的箭刺會(huì)立刻豎立起來，并連續(xù)釋放出辛辣的刺激性氣味，似乎在告訴對(duì)方：“最好后退并離開！”我有過這樣一次經(jīng)歷，當(dāng)我于黑暗中從一棵蘋果樹下走過時(shí)，聞到了一種有點(diǎn)類似于山羊氣味或者有點(diǎn)怪異的干奶酪氣味，那就是一只正處于警戒狀態(tài)的豪豬在樹枝上方發(fā)出的警戒氣味。豪豬的箭刺中甚至還含有熒光物質(zhì)，能在夜里發(fā)光以示警告。豪豬的祖先進(jìn)化出的這些防御策略，保證了其后代能夠安全度過幼年時(shí)代并擁有相對(duì)較長的壽命。在卡茨基爾山區(qū)，一只被研究人員套上無線電信號(hào)發(fā)射器的雌性豪豬整整活了21年。

豪豬的警告氣味來源于其皮膚上的一種叫做“玫瑰形飾物”的特殊組織，它位于豪豬的下背，上面長有特殊的箭刺，能幫助散發(fā)氣味。生物學(xué)家早就注意到，其他很多哺乳動(dòng)物，如黑尾鹿、東非冠毛鼠和一些種類的蝙蝠，所擁有的特化毛發(fā)與身體其他部位的普通毛發(fā)不同，它們?cè)趧?dòng)物處于警惕狀態(tài)時(shí)能豎立起來，同時(shí)散發(fā)出氣體分子。

為了深入了解豪豬氣味的秘密，我找到化學(xué)家戴維#8226;洛克，請(qǐng)他幫助進(jìn)行警告氣味成分鑒定。洛克采用了一臺(tái)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，這種儀器可以先分離出氣體中的各種成分，然后鑒定每種成分的分子量、分子結(jié)構(gòu)、比例等。

在洛克運(yùn)作以前，我們必須首先獲取足夠的豪豬警戒氣味——通過一臺(tái)裝有木炭、硅膠，還有其他對(duì)氣味吸附性很強(qiáng)的物質(zhì)的空氣泵把氣味混合物吸進(jìn)去，再通過加熱或加入溶劑的辦法將氣味從木炭、硅膠等中釋放出來，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀逐一進(jìn)行成分分析。

按照這樣的思路，我捕捉了一只豪豬，把它放進(jìn)冷藏箱，然后通過一臺(tái)裝有木炭、硅膠等可以吸附氣味的化學(xué)物質(zhì)的空氣泵，把豪豬發(fā)出的警戒氣味吸進(jìn)氣味收集瓶?？諝獗脝?dòng)后，冷藏箱里的氣味緩緩地被吸進(jìn)收集瓶。洛克建議我至少要吸兩個(gè)小時(shí)，以保證收集瓶里的氣味達(dá)到飽和。但是，我的裝在冷藏箱里的“客人”總有自己的主意，僅僅過了一刻鐘，它就對(duì)冷藏箱里漆黑狹窄的空間感到了厭倦，于是開始拼命地撕咬塑料箱壁，想從里面出來。我只得馬上把它放了，然后繼續(xù)從已經(jīng)破損的箱子里抽取空氣，因?yàn)槟抢锩嬉廊怀溆l(fā)怒的豪豬發(fā)出的臭氣。

收集瓶被送到洛克的實(shí)驗(yàn)室，在那里洛克檢測(cè)出了一堆差不多有30種成分的混合物，其中最多的是萘，一種在樟腦球中非?；钴S的成分。但讓人感到困惑的是，其中還有塑料成分。豪豬怎么可能產(chǎn)生塑料成分呢？原來這來自被豪豬破壞的冷藏箱。如此看來，我得重新考慮收集氣味的方法了。

在豪豬被放走后，我在冷藏箱里發(fā)現(xiàn)了一些豪豬脫落的箭刺，這樣一來，工作簡單了很多，我不需要從一只拼命扭動(dòng)掙扎的豪豬那里收集氣味，只要有剛脫離豪豬的新鮮箭刺就行了。

后來洛克的研究生李廣接手了測(cè)試工作。李廣對(duì)儀器的識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行了改造，使它可以分離出更多種化學(xué)成分。為了從已知的89種豪豬警告氣味成分中確定最為活躍和主要的成分，李廣采用了三種溶劑萃取豪豬氣味。

當(dāng)三種萃取物被提取出來后，李廣要我來幫助進(jìn)行辨別。第一種無氣味；第二種有氣味，但不像豪豬的氣味；而第三種重重地沖擊著我的鼻子的氣味，正是強(qiáng)烈的豪豬的氣味。嗅聞豪豬氣味，真是一種恐懼的體驗(yàn)，就像遭遇了阿拉伯民間傳說中的不幸神靈一樣。

最后，豪豬氣味的主要成分被鑒定出來，是一種叫做“丁位癸內(nèi)酯”的不同尋常的物質(zhì)，它是一種環(huán)形分子，有10個(gè)碳原子，2個(gè)氧原子和18個(gè)氫原子。

還有一小步需要做，就是用商用丁位癸內(nèi)脂進(jìn)一步確認(rèn)這種氣味。一家公司為我們提供了一小瓶丁位癸內(nèi)脂。可是，等我旋開蓋子聞了一下，發(fā)現(xiàn)不對(duì)，里面是一般強(qiáng)烈的椰子味，而不是我們期待的豪豬味。原來，丁內(nèi)脂是兩種關(guān)系密切的化合物R－丁位內(nèi)癸內(nèi)脂和S－丁位內(nèi)癸內(nèi)脂的總稱。李廣最后證實(shí)豪豬氣味來自R－丁位癸內(nèi)脂。

豪豬強(qiáng)烈的警告氣味發(fā)送著毫不含糊的信息：“豪豬在此！”比起那些“這兒可能有一只豪豬或者別的什么東西”的信息，它能更有效地阻止對(duì)手的攻擊。事實(shí)上，如果一個(gè)捕食者曾經(jīng)有過與豪豬相遇的痛苦經(jīng)歷，那么豪豬所發(fā)出的這種獨(dú)特氣味會(huì)令它終生望“豬”卻步。

科學(xué)家說，氣味使不少哺乳動(dòng)物的自然語言更加豐富，并在社會(huì)結(jié)構(gòu)、導(dǎo)航及其他諸多方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。盡管目前我們對(duì)絕大多數(shù)氣味的意義還知之甚少，但我們相信，學(xué)習(xí)這類語言的最好入門工具就是化學(xué)。

如何利用化學(xué)手段來譯解豪豬的其他秘密，比如豪豬箭刺的熒光特性——這是豪豬警告夜行性捕食者的手段——是我留給另一位科學(xué)家解決的問題。當(dāng)然，我得首先為他準(zhǔn)備一雙質(zhì)量非常好的乙烯樹脂手套。