動物界的農學家

布賴恩·漢德韋克

科學家們漸漸揭示出其他物種積累了數千萬年的農業知識。

每屆學生大概都學過，大約在1.2萬年前，定居農業的出現是人類社會發展進程中的一場重大變革。那時，我們的祖先通過馴化野生動植物建立起了可靠的食物供給鏈，隨之而來的便是一座座城市逐漸興起，先進的文明與文化開花結果。我們堅信，從事農業生產是讓我們與眾不同的原因之一。

然而，事實證明我們并不是那么特別。和有的物種比起來，我們人類起步太晚了。早在6500萬年前，也就是恐龍滅絕后不久，螞蟻就開始培植菌類。一塊2500萬年前的巢穴化石證明，食菌小蠹和白蟻千萬年來也在培植類似的作物。雀鯛科的魚類種出了水藻菜園，而有的螞蟻甚至發展出了一種飼養蚜蟲和粉蚧的畜牧業。

昆蟲學家特德·舒爾茨是史密森尼國家自然歷史博物館“螞蟻實驗室”的領頭人。他說：“農業生產是動物世界里反復進行的活動，而我們人類不過是其中一種動物。”

舒爾茨與人合編了《人類農業與昆蟲農業的趨同進化》一書。這本書探究了人類農民和非人類農民之間極其有趣的相似之處，也指出了我們可以向其他從事農業生產的物種學習什么。

| 其他物種的務農方法和我們的一樣嗎？|

一只白蟻用它咀嚼過的食物培植菌類，這和人類農民給大豆田施肥是一回事嗎？螞蟻從粉蚧身上抽取甜甜的分泌物，這是不是類似乳牛養殖？舒爾茨從自然界中另舉一例來解釋種種相似之處——他說，蝙蝠的翅膀和鳥的翅膀并不完全相同，但兩者同為翅膀。

“這種相似性并非出于偶然。”舒爾茨強調說，“原因在于，蝙蝠和鳥要解決同樣的問題。從這層意義上來看，農業同理。你沒有選擇出去找東西吃，而是自己種植食物。”

每個物種的農民都要開墾土地、種植莊稼、除草抗蟲，最終收獲勞動成果。每遷新址，農民都會抱著當初白手起家的老一套，從頭再來。

圣路易斯華盛頓大學的進化生物學家瓊·施特拉斯曼說：“我非常喜歡一只螞蟻叼走產卵期粉蚧的畫面。這只粉蚧個體會漸漸發展出一個完整的粉蚧種群。”

或許最為重要的是，人類農民和其他物種的農民都曾將野生動植物馴化成依賴農民生存的新物種。

在倫敦大學學院研究農業起源與演變的多利安·富勒表示，農業從根本上說是一種共生關系，由兩個物種共同進化而來——其中一個物種在促進另一個物種生長的同時，以之為食。富勒說：“從這層意義上來看，人類和昆蟲的行為是一樣的。”

在整個美洲大陸和加勒比海地區，生活著約240種培植菌類的螞蟻。它們集體外出覓食時搜集的不是食物，而是肥料。在培植菌類的螞蟻中，切葉蟻可以稱得上是進化程度最高的，它們成群結隊地將搜集來的細小植物碎片帶回位于地下的菌類種植園。螞蟻培植可食用菌的規模能達到工業量級。它們將可食用菌隔絕在不利于野化的小氣候中，使其產生遺傳隔離。生長在螞蟻種植園里的菌類已然相當適應不同于野外的共生環境，它們的生存完全依賴螞蟻農民的勞作。

正如螞蟻和它們培植的菌類，從事農業生產的物種大多與它們培植的作物一起經歷了無數代的基因進化，所以一方能完全依賴另一方。然而，要問究竟是哪個物種驅動了這種共生關系，有時可能會引起爭議。比如，螞蟻的行為和生活方式已完全依賴于培植和食用菌類，而這種關系的影響遠不止停留在行為層面。舒爾茨引用螞蟻基因研究的結果說：“你可以簡單地說菌類馴化了螞蟻，因為螞蟻的基因發生了改變。它們變得依賴菌類，而且很可能再也變不回去了。”

人類農民無疑是我們人類農業體系中的主導物種，至少我們自己是這么認為的。正如螞蟻培植的菌類，人類農民種植的莊稼和馴化的動物確實也受益于共生關系。小麥、水稻和玉米可能是世界上生物量最高的草本植物。雞大概是地球上數量最多的鳥類，而它們的祖先原雞只在少數幾個棲息地存活了下來。

富勒說：“根據達爾文的學說，經過馴化的物種獲益頗豐。你大致可以理解為是它們在驅動共生關系。”但是，經過馴化的農作物卻需要人類的參與來維持共生關系，而人類握有選擇權。“如果人類停止種小麥，那么小麥就無法自我繁殖。”富勒解釋道。

古代農業遺址一再向我們展示出這種情況——人類選擇棄種某個作物品種，改種其他品種，最終導致原來的品種滅絕。這也是非人類農民根本考慮不到的情況。

富勒說：“真正的區別在于，人類一旦轉向某個農業文化體系，就會開始大量馴化物種。”人類的基因并沒有和特定的農業體系綁定，因為人類農業經歷的是文化演變，而不是基因進化。

我們種植并食用許多種食物。小麥也好，山羊也好，每個經過馴化的物種發揮著不同的作用，有的提供蛋白質，有的提供油脂或紡織原材料。非人類農業中的共生關系不同于此，除了幾個有趣的物種外，多數的共生關系都是“一對一”的。

科學家在雀鯛科魚類種群中發現了一種極其罕見的農業生產活動，這是已知的首個非人類脊椎動物馴化另一物種的案例。奠眶鋸雀鯛在珊瑚礁上養殖水藻并以之為食。施特拉斯曼稱：“奠眶鋸雀鯛種在珊瑚礁上的水藻無法在其他地方生長，因為它們很容易敗給其他品種的水藻。”

此外，奠眶鋸雀鯛還會成群飼養糠蝦。游動的蝦群用自己的排泄物給水藻施肥，有助于提高產量。反過來，奠眶鋸雀鯛也能保護它們的務農好幫手糠蝦免遭其他魚類吞食。施特拉斯曼解釋說：“進化出一種新特性很難，但捕獲具有那種特性的其他物種就容易多了。奠眶鋸雀鯛的例子就是這種情況。”

| 農業為何存在，又為何如此少見？|

人類農業生產活動的誕生時間可追溯到2萬年前或更早。盡管少數幾個物種也從事農業生產活動，但比起自然界中的捕食者、食草者和采集者，它們的數量微乎其微。就算不是人類特有，農業依舊極其少見。從事農業生產活動并不單單與智力相關，比如海豚和很多靈長目動物就不會務農，而黏菌卻會培養細菌。

那么，為何特定物種會定居下來務農呢？舒爾茨稱：“這需要大量意外事件同時發生才能實現，但出現這種情況非常罕見。”定居成為農民的必定是會儲存、分配食物的覓食者。而能成為農民所用的物種，必須天生適合被馴化，要在之后的數代間產生有利的基因變化。在整個過程中，適宜且穩定的氣候條件也必不可少。

我們以采集狩獵為生的祖先就是沿著這條路，逐步改造周圍的生態系統，慢慢馴化對自身有利的雜草、水果和動物。比如，經過馴化的狗和鴨子往往愛在人類定居地周邊活動。

非人類農民通常也出自高度社會化的物種，它們相互交流、共享資源。在進化過程中，昆蟲農民分工種植作物，合力打造群體共有的食物來源，最終使所有個體獲益。斐濟的螞蟻以穗鱗木屬植物為食，它們用自己的排泄物為其施肥，然后播種新的作物。這種與生俱來的行為是漫長進化史的產物。

我們人類的情況截然不同。舒爾茨說：“嬰兒生來不會務農。人類農業經歷的是文化演變，這種演變比基因進化快得多，可塑性也強很多。”

| 我們能從非人類農業中學到什么？|

隨著人口激增、氣候改變，人類農民需要更優質、更高效的農業。我們能向有數千萬年農業生產經驗的物種學習什么呢？

非人類農民不會刻意作出有利于可持續發展的選擇。然而，作為參與生態系統進化的一分子，無數代的進化經歷讓它們天生高效。“就我研究的螞蟻而言，經過6600萬年的反復試驗，我認為它們從事農業生產的方法早已得到優化。”舒爾茨說道。

有的螞蟻在自己身上培養細菌，再用細菌分泌出來的抗生素防治霉菌等有害生物。長久以來，這種共生關系的有效性已得到證實。細菌分泌出的抗生素似乎一直隨著霉菌的進化而進化，以此保證共生關系持續起效。或許諸如此類的昆蟲農業體系能孕育出比化學藥劑更有效的害蟲防治法？使用化學藥劑只會讓害蟲的抗藥能力不斷進化。

無論是培植菌類的螞蟻，還是種植水藻的魚，非人類農民都種植無性繁殖作物，即基因完全相同的作物。施特拉斯曼解釋說：“生物系統讓我們深刻地了解到，比鄰而生的植物克隆體長勢更好。”如果一片莊稼地里的作物基因相同，那么它們就無須競爭，也就不存在進化壓力，這有助于提高產量。不過，這種共生關系非常危險，因為單憑一種病原體就能輕而易舉地讓基因相同的作物滅絕。

為了防備上述風險，人類會促進作物多樣化，但非人類物種似乎也能穩穩扛住風吹雨打。它們長期種植單一克隆體，可這樣做的弊端卻一個也沒顯現出來，這是如何做到的？施特拉斯曼對此十分好奇。她說：“如果我們能找到減少莊稼地里物種沖突的方法，那么就能提高產量，但這是件非常復雜的事情。”

非人類農民往往還在更大的生態系統中占據著自己的位置。

比如，切葉蟻發揮的作用猶如大型食草動物。一個螞蟻種群的重要性堪比一頭奶牛，它們能消耗掉和一頭奶牛食量相當的青草和樹葉。然而，螞蟻并不會像大型哺乳動物那樣，將種群棲息地周圍的植被啃食殆盡。

螞蟻數量眾多，搜集的食物也多種多樣，但原因不止于此。棲息地周圍的動植物不僅與螞蟻共同進化，還發展出了對抗螞蟻的防御能力。例如，有的樹種在遭到攻擊時會分泌出特殊化學物質，影響菌類的生長。舒爾茨解釋說：“只需要一天左右，螞蟻種植園的收成便開始減少。這時，螞蟻就會意識到自己該搬到別的地方覓食了。”

建立這種共生的依賴關系需要很長時間。不過，人類農民漸漸也意識到不應徹底改變周圍環境，融入其中才能獲益。混入了熱帶雨林物種的咖啡種植園，蟲害問題就比較少見。在北美大平原地帶的天然草原上零零散散地種莊稼，這種方法有助于提高產量，防止土壤侵蝕，種種好處，不一而足。

“人類正在不斷地發展各種農業體系。希望每個體系都能更好地融入周圍環境。”舒爾茨說道，“我們用來防治害蟲和雜草等東西的方案要多多遵循進化原理。”

如果人類希望再務農6500萬年，好讓自己達到螞蟻的專業水平，不如就從學習螞蟻如何與環境和諧相處開始，這或許能讓我們開個好頭。

[編譯自美國《史密森尼》]

編輯：馬果娜