一群几乎神智不清的男女，张大着嘴叫喊着口渴，如同丧失理智一般冲向任何视线所及的水源，甚至猛然一头扑向河里，继而溺水身亡。而在他们漂浮河面的尸身之下，一丛黑色而细长的身影缠绕着，扭动着，从宿主的体腔内破体而出，游进水中……

幸好，这只是恐怖电影中的情节，这部电影，是2012年上映的一部韩国灾难片，名叫《铁线虫入侵》。虽然比起《汉江怪物》来，《铁线虫入侵》的场面并没有那么科幻，血腥程度更是远远比不上后来的《釜山行》。但是，它却更加真实，有代入感，因为这部片子涉及一个很现实的问题：

寄生物会影响宿主的意志吗？

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常年生活在城市里的人，可能并不太了解铁线虫（学名 Gordius ）究竟是一种怎样的生物，因为这种生物大都生活在乡野间的水域。它们和蛔虫一样，都同属于线虫纲，只是块头要大得多：虽然直径可能还不到1毫米，但是长度却有着0.3～1米那么长。目前发现最大的铁线虫，更是有着两米长的骇人身段。

完整暴露在外的铁线虫，外形很像一根长长的马鬃，因此在英文中又被称为“马鬃虫（horsehair worms）”。铁线虫的头部只有一张用来汲取营养的嘴，雄性的尾端是一个分叉的形状。和其他线虫纲生物区别最大的地方在于，铁线虫的外壳有一层坚硬的角质层包裹着，这样的外形能够让它们在成虫之后，在宿主体外生存。

坚固外壳给铁线虫带来的金刚不坏之身，甚至当宿主昆虫的身体被外力碾压死亡之后，内部的铁线虫依然能够得以存活。这大概也是铁线虫得名的由来吧。

铁线虫的生存策略简单而粗暴：生活在沼泽、池塘和溪流等水体中的它们，在雌雄交配后，雌虫会产出一大堆凝胶状的虫卵。卵孵化成幼虫之后，会聚集在一起，等待被它们的目标食用。是的，看似这些捕食铁线虫的都是凶猛的肉食性昆虫，比如螳螂、蚂蚱、蟋蟀等，然而在它们享用铁线虫的那一刻，实际上已经中了对方的圈套。

在宿主昆虫的体内，铁线虫会一动不动地紧贴在虫体消化道附近，通过吸收养分迅速成长发育。被寄生之后的昆虫虽然会被消耗掉大量的体内营养，但并不至于死去，只是它们体内大部分性腺发育都被破坏了，无法繁殖后代。

当生长到完全成熟体之后，铁线虫会做出一个不可思议的举动：它们如同意识控制一般，操纵着宿主的昆虫前往水源。当宿主在水中自行溺毙时，铁线虫会如同打了鸡血一般，拼命地蠕动，最终从宿主体腔内破体而出，这一幕常常令人极为不适。

所以，宿主昆虫的死亡，也意味着铁线虫的寄生其实准确来说，应该是拟寄生，也就是会杀死宿主自身的一种寄生。

正是见到了这样震惊的一幕，给了韩国导演朴正宇以灵感，并拍摄出了灾难片《铁线虫入侵》。只不过在真实的世界里，虽然人类也存在极其罕见的被铁线虫寄生的例子，但并不至于发生影片中那么可怕的结果。

这些被感染的病例，往往是在河边游泳嬉戏时，被幼虫体的铁线虫从尿路入侵，并寄生在人体的尿道中，因为成虫之后的机械性运动，导致人体出现下腹部剧烈疼痛、尿频、尿急、尿痛、血尿等症状。只不过，在驱虫之后病情就会自行减轻消失，并不会被操控到投河自尽，出现电影中那样令人绝望的一幕。

对于人类这样的高等动物，铁线虫束手无策，可是低等的节肢动物就常常命丧它们之手。那么，铁线虫究竟是拥有怎样的操控能力，才能让宿主甘愿献出自己的生命，乖乖听从它们的命令投河自杀呢？

在解释这个复杂问题之前，我们先来看看其他一些寄生物是怎样操控并残害它们的宿主的。

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2005年时，宾夕法尼亚州立大学的生物学家大卫·休斯（David Hughes）教授在德国的莱茵河谷中一个叫梅塞尔坑（Messel Pit）的地方，发现了一片非常奇异的树叶化石。

这块距今4800万年前的古老树叶的叶片上，清晰地显示出数量极多，且排列整齐的小坑洞。这顿时引起了休斯教授的注意，在电子显微镜下，他发现这些小坑洞，都是一种古老蚂蚁的咬痕。

这片树叶上，一共有着29枚咬痕，这些咬痕分属于7只不同的蚂蚁。为何这些蚂蚁都会不约而同地大力咬住树叶呢？而且，并没有任何迹象显示，它们是在食用这些树叶，因为这些咬痕基本都是一次性的，换言之，咬住之后的蚂蚁就没有再动弹过。

那么，它们这样做的目的究竟是为何呢？

答案是，它们根本没有目的，因为已经身不由己了。根本不是蚂蚁们自己的意志决定了这样离奇的行为。原来这些古老的蚂蚁，都被一种更加古老原始的生物寄生了。这种生物有个异常拗口的名字，叫做“偏侧蛇虫草菌（学名 Ophiocordyceps unilateralis ）”。

偏侧蛇虫草菌至今依然存在，它们寄生在如今一种叫做莱氏屈背蚁（学名 Camponotus leonardi ）的蚂蚁身上，这种蚂蚁因为长期生活在树丛中，因此还有一个更有名的别名“木匠蚁（carpenter ants）”。

透过电子显微镜，休斯的团队发现被寄生后的木匠蚁的身体内部充斥着大量的偏侧蛇虫草菌，这些真菌导致蚂蚁肌肉萎缩，肌肉纤维分离，并分泌出一些化学物质，影响到它们的中枢神经系统。

我们都知道，工蚁是一种拥有超强执行力的蚁类，它们很少会偏离自己的移动路线。被寄生后的蚂蚁，却经常会展现出迷路的迹象，它们茫然无措地随意走动，甚至偏离整个群体。同时，它们行走模式也迥异于原本的姿态，这种凌乱的步伐令人联想到了被感染之后的丧尸，因此这些被寄生后的蚂蚁也被称为“丧尸蚂蚁（Zombie ant）”。

更重要的是，木匠蚁大都生活在树木的树冠上，而被寄生之后的丧尸蚂蚁，却常常更愿意向树下移动，去到那些被繁茂树叶遮盖住的树荫下。显而易见，树荫下比树冠上要潮湿阴冷得多，是更加适合真菌繁殖的绝佳场所。丧尸蚂蚁们这样的举动，正是体内寄生的真菌驱使的。

这还不算完。当丧尸蚂蚁们来到最适合真菌繁殖的环境后（根据统计，这样的地点一般都在朝北的森林，距离地表大约25厘米，空气湿度94%～95%，温度20～30℃），会开始不约而同地爬上树叶，并用下颚全力咬住叶片。

更加夸张的一幕还在后面，当丧尸蚂蚁咬定了叶片之后，真菌会迅速破坏蚂蚁下颚的肌肉纤维，并将其中产生能量的线粒体全部破坏殆尽，这样一来，完全肌无力的可怜蚂蚁就再也无法控制自己的下颚，只能被迫咬死在树叶上一动不动。

这种怪异的行为模式，被称为“死亡之咬”。在此之后，真菌会开始在蚂蚁体内的软组织间不断增殖，很快便杀死宿主们，当大量的菌丝在死去的蚂蚁尸体内繁殖后，最终会顶破蚂蚁身体的外骨骼，形成可怕的寄生景象。破体而出之后，蚂蚁尸身上的偏侧蛇虫草菌会在这片树叶上释放出孢子，继续繁殖后代。整个过程可以持续4～10天。

值得一提的是，这样的灵感也被“顽皮狗”团队的游戏设计师所汲取，并以此为基础创造出了著名游戏《美国末日》（The Last of US），游戏中被真菌寄生的丧尸怪物成为无数玩家的梦魇，我也是其中之一。

03

等等，这还没有完。

休斯的研究团队很快发现了另一个颇为奇怪的现象：虽然在树叶上有很多被寄生的丧尸蚂蚁的尸体，但并没有大量繁殖出偏侧蛇虫草菌。这个比例竟然仅有6.5%左右，也就是只有很少的一小撮丧尸蚂蚁身上，成功地长出了真菌。

这究竟是怎么回事？按理说，真菌的这个繁殖生存模式是非常完美的，繁殖的场所各方面条件也非常适合，为何最终孢子的产生率却如此之低呢？经过一番研究，休斯终于在偏侧蛇虫草菌的身上找到了答案：这些寄生在蚂蚁身上的真菌，居然自身也被另一种寄生物寄生了。

这种诡异却又真实存在的现象，被称为“超寄生（hyperparasite）”。原来为了对抗偏侧蛇虫草菌的摧残，木匠蚁也找到了自己的生存策略，那就是在身体内部也寄生着另一类寄生物（据说也是一种真菌）。当蚂蚁们被偏侧蛇虫草菌寄生之后，这种神奇的寄生物也会寄生到真菌的体内，并在死亡之咬发生后，杀灭偏侧蛇虫草菌繁殖出的孢子。

如此一来，偏侧蛇虫草菌能够成功繁殖后代的概率就被大大降低，同时木匠蚁的群体也就免遭真菌大面积扩散的危险。

这简直是微观世界版本的一物降一物啊。

不过既然说到这种真菌坑真菌的寄生，就不能不提昆虫坑昆虫的寄生了。对此七星瓢虫最有发言权，虽然样子萌蠢，但是七星瓢虫的自我防护能力并不低，大多数情况下仅仅靠着外形就足以吓退敌人。

然而在面对茧蜂的时候，七星瓢虫便毫无反抗能力了。茧蜂是一种非常善于寄生的昆虫，全世界一万多种茧蜂，都是寄生性物种。大部分的茧蜂都是益虫，因为它们寄生的对象大都是菜粉蝶、番茄天蛾等害虫。唯有寄生七星瓢虫的瓢虫茧蜂是例外。在发现七星瓢虫后，茧蜂会将自己超长的产卵器插入瓢虫的身体，每插入一次，都会在其中留下一到数个虫卵。

七星瓢虫体内的虫卵很快就可以孵化为幼虫，随后幼虫会在瓢虫的下腹割开一道口子，并在它们的身体下方吐丝结茧。

是的，此时的七星瓢虫已经完全沦为一只丧尸瓢虫，只不过此时它们还并未死亡，而存活着的唯一意义，就是成为茧蜂幼虫的保镖：当有外敌试图靠近时，丧尸瓢虫还会拼命抽搐自己的腿部试图驱赶对方。

寄生在毛虫体内的茧蜂幼虫也是类似，它们会以毛虫的身体组织为食，发育成熟快要成蛹之前，就会破开毛虫的身体，并在它的身体表面结茧。与丧尸瓢虫相似的场景同样发生着：在它们结茧孵化的期间，丧尸毛虫会不吃不喝地守着身上的虫茧，保护着这些寄生物的安全。

其实除了昆虫之外，饱受寄生之苦的还有其他生物，比如软体动物类的蜗牛。

模样同样蠢萌的琥珀蜗牛，被一种叫做双盘吸虫（学名 Leucochloridium paradoxum ）的东西寄生之后，同样会沦为“丧尸蜗牛”。此时它最大的特点，就是极度肿胀的双眼，并且呈现出绿色的环节状态，从外形上看简直如同两只绚丽多彩的毛虫。

此时蜗牛的双眼中，已经充满了双盘吸虫的幼虫，它们不断蠕动，并命令丧尸蜗牛一反常态地爬到植物的高处，甚至暴露在光亮的环境中。这样做的目的只有一个，就是吸引鸟类的注意。当丧尸蜗牛被捕食之后，它们就可以转而寄生在鸟类的身体内，等待繁殖成熟之后，再一次循环它们的寄生行为。

04

不得不说，寄生是一种极其古老的生存策略，与共生不同的是，寄生是一种生物生存在另一种生物的体内或体表，并从后者摄取养分以维持生活，寄生物对于宿主而言，基本上都是一场灾难。

寄生物在宿主体内发育的繁殖，会引起一系列的损伤：比如破坏细胞、压迫组织、堵塞腔道、毒性和变应原性作用等。而且寄生物还会在3个方面对宿主造成严重的危害，首先就是夺取宿主的营养：比如人体小肠内的蛔虫，就会吸收消化或者半消化的食物；钩虫和血吸虫更是会直接吸取人体的血液，引起宿主营养不良以及贫血。

所以知道小孩子为什么要定期吃打虫药了吧。幼儿的免疫能力原本就弱，体内的寄生虫往往能肆无忌惮地吸收营养，我小时候有个同学，肚子里的蛔虫肥硕得那叫一个可怕（不要问我怎么知道的）。

第2种危害，是寄生物制造的机械性损伤。如果寄生物的数量很多，或者体型比较大时，它们聚集在一起后，会对宿主的组织器官造成损害和压迫作用。比如猪囊尾蚴会寄生在人的脑部以及眼部，造成脑组织压迫，引发癫痫、视力下降甚至是失明。蛔虫的幼虫在肺内移行时，也会穿破肺泡壁的毛细血管，引起肺部出血。更不用说前面提到的铁线虫，如此巨大的块头，在人体尿道内游动，会造成巨大的痛苦。

第3种危害，是寄生物自带的毒性作用，包括抗原性刺激。存活于宿主体内的寄生物除了吃喝也要拉撒，它们的分泌物和排泄物都带有毒性。即便是寄生物死亡后，它们尸体的分解产物本身也是具有毒性的。比如溶组织内阿米巴（学名 Entamoeba histolytica ）所分泌的溶组织酶，会破坏组织细胞引起宿主肠壁溃疡和肝脓肿。钩虫分泌的抗凝素，会导致宿主伤口无法凝血引发失血；阔节裂头绦虫的分泌物和排泄物则可能影响宿主的造血功能，从而导致贫血。

同时，寄生物的代谢和分解产物都带有抗原性，会诱发宿主的免疫反应，导致强烈的过敏反应，甚至是过敏性休克。

为了对抗寄生物，宿主当然也想出了各种手段，只是寄生原本就是这些小恶魔们唯一的生存手段，自然在演化中发展出了各种适应寄生环境的能力。

比如跳蚤的身体左右侧非常扁平，就是为了便于在宿主的皮毛间游走。寄生于肠道内的蛔虫以及寄生于肠膜血管中的血吸虫，进化出细长的体型，就是为了适应窄长的肠腔以及血管腔。而肠内的绦虫依靠体壁吸收肠内营养，它们原本的消化器官便退化消失了。

再比如雌体蛔虫为了获得最大程度的产卵能力，进化出了超级巨大的卵巢和子宫，超过自身体长的15～20倍，每天可以产卵24万个。钩虫为了一劳永逸地固定在宿主消化道内，进化出了面目可憎的头部和嘴巴。

我总是觉得，作为寄生物，你们这帮祸害进化出各种适应宿主身体的结构也就罢了，为啥还要控制宿主自杀呢？这未免也太赶尽杀绝了吧。是的，我们回到了最初那个问题，铁线虫究竟是依靠什么功能，才能诱使宿主昆虫心甘情愿地投河自尽？

2005年，科学家发现在宿主的身体内寄生时，铁线虫幼虫会制造出一种特殊的蛋白质分子。这种蛋白质分子在铁线虫的身体，以及宿主（特别是直翅目的昆虫）的脑部都被发现了。而且健康的螳螂或者蝗虫，体内并不存在这种类型的蛋白质分子，只有与之非常相似的另一种。

是的，这也就意味着，铁线虫可以模拟宿主体内的某种蛋白质分子，制造出一个极度相似但是又略微不同的蛋白质分子，浑水摸鱼一般影响宿主的中枢神经系统。

为了验证这一点，科学家通过多次测试，最终发现通过这一组蛋白质分子的特殊表达，寄生虫可以诱导宿主中枢神经系统内的细胞凋亡，同时改变宿主脑部和中枢神经系统中的化学信号，并以此来控制宿主行为，以及引起炎症免疫反应，等等。

科学家们在实验中发现，处于寻找水源状态的宿主，体内含有这种特殊蛋白质分子的数量达到了巅峰。正是通过这种手段，令铁线虫可以精确地操纵宿主的行为，控制它们离开陆上的栖息地，并且逼迫它们跳入水中。

05

现在问题来了，寄生物可以控制昆虫这样低等生物的意志，那么人类呢？它们也能影响到人类吗？

17世纪时，来自葡萄牙、荷兰的欧洲殖民者，在非洲撒哈拉南部发现很多当地人都得了一种怪病：这些人一开始表现出浑身发热、头痛、关节疼痛、食欲减退的迹象，并伴随着间歇性的发烧。很快，他们就开始表现出神志不清，白天意识模糊，总是一副病恹恹而且昏睡不醒的状态。然而一到晚上，这些病人又进入到另一个状态：入睡困难，经常性地一夜无眠。

因为症状体现出白天极度嗜睡、昏睡不醒的状态，因为西方人将其称为“昏睡病（sleeping sickness）”。很快，殖民者就意识到，这种病症并不是新近才出现的，它已经在整个非洲大陆存在了上千年。

只是在过去，因为非洲人口的大量流动很少，因此病症只爆发于局部的地区。然而到了中世纪晚期，阿拉伯商人在非洲进行奴隶贸易后，这种昏睡病也跟着开始迁移，一路沿着刚果河从非洲深处传播到了非洲的东部地带。

一位14世纪的阿拉伯作家在走访非洲著名的马里王国之后，曾经留下了这样的记载：这个国家无数国民都陷入一种整日昏睡的状态，特别是他们的那些酋长们，经常一睡不起，一直到死为止。

直到18世纪时，依然没有人知道这种怪病的具体原因。1734年，从西非返回的英国海军医生约翰·阿特金斯（John Atkins）在报告中写道：

“除了2～3天的食欲减退外，昏睡病的出现往往毫无征兆，发病后的病人就开始沉睡，知觉全面衰退，只有用力推搡、拉扯甚至鞭打，才能将他们唤醒。然而仅仅清醒了一会儿之后，他们又会继续沉睡过去，他们口角流涎，呼吸缓慢，很多人维持着这样的状态一直到死去。”

1901—1905年间，当时的英属乌干达爆发了极其恐怖的昏睡病瘟疫，多达25万～30万人因此而丧生，原本人口稠密的湖岸地区甚至有2/3的人口死于这场瘟疫。

疫情爆发之后，效力于英国陆军皇家医疗队的微生物学家大卫·布鲁斯（DavidBruce）来到了乌干达。他发现疫情爆发的地区，和当地的环境有着很密切的关系。那些居住在灌木丛地带的居民，昏睡病的爆发率明显更高。而在非洲的灌木丛里，栖息着一种非常可怕的生物。

这种生物可怕到什么程度呢？它几乎以一己之力，改变了整个非洲的发展历程（这段故事有机会我单独写出来吧）。它的名字在非洲历史上早已臭名昭著，这就是——采采蝇（tsetse fly）。

采采蝇是一种通体黄褐色，体型比普通苍蝇略小的舌蝇，它们最大的特点就是那根又粗又长的口器。正是靠着这根锐利如锯的口器，采采蝇横行撒哈拉沙漠一带的黑非洲，叮咬各种人畜。但是在此之前，人们只知道牲畜被采采蝇叮咬后会发病，却并不清楚它们对人的影响。

布鲁斯猜测，这些昏睡病患者一定是被采采蝇叮咬后引发了某种感染，很可能是某种线虫类型的微生物。于是他抽取了一些病人的血液，并进行化验研究。果然，在显微镜下，布鲁斯看到一种外形有如开瓶器那样螺旋扭曲的微小生物，他将其命名为“锥虫（学名 Trypanosoma ）”。

锥虫是一种高度进化的鞭毛虫，它们大量寄生于非洲的脊椎动物体内，特别是血液循环系统中。而采采蝇的叮咬和吸血，恰好起到了帮助锥虫传播，进入新的宿主体内的作用。幼虫形态（前鞭毛体）的锥虫在采采蝇的消化道内发育成长，并借助它们进入脊椎动物的身体，在那里进化成锥鞭毛体或无鞭毛体的完全形态。

进入宿主身体后，锥虫主要寄生于体液中，特别是血液、淋巴液、脊髓液以及脑部。狡猾的它们全身包裹着一层蛋白多糖外壳，而且组分经常变换。因此，虽然一开始免疫系统在识别入侵之后能够产生抗体，但是随着锥虫体表制造出新的糖蛋白之后，就能够成功逃避免疫系统的识别。

在寄生之后，它们会顺着宿主的血管四处流动，而这个阶段，也便是昏睡病的第一阶段，病人开始发烧、关节疼痛、食欲减退。

当锥虫侵入宿主的中枢神经系统甚至大脑之后，病人就开始进入昏睡病的第二阶段，开始意识丧失，感觉障碍以及昏睡不醒。患者的睡眠周期被完全干扰，紊乱的日夜节律导致白天昏睡不醒，晚上却难以入睡。在不断陷入深度睡眠之后，如果得不到妥善治疗，病人就将再也醒不过来。

06

布鲁斯发现了昏睡病的根源和传播方式后，这种病症被正式命名为非洲锥虫病（African trypanosomiasis）。一直到1916年时，拜耳制药公司的奥斯卡·德雷塞尔（Oskar Dressel）和理查德·科特（Richard Kothe）才开发出针对此病的特效治疗药物苏拉明（Suramin）。

然而在此之前，因为反抗殖民者的战乱，多地农田被毁聚集区人口骤降，采采蝇又重新肆虐了。于是，昏睡病再度肆虐了整个非洲东部。当时的德属东非有1/3的人都遭受采采蝇的叮咬感染，他们中很多人都患上了昏睡病。

特别是那些靠近水源的地带，采采蝇数量更多，病患数量也因此而成正比：1909年时，维多利亚湖周围有1405例昏睡病患者，而到了1913年时，坦噶尼喀湖周围更是有多达3300例。

通过研究大量的昏睡病例，医学界发现病患除了昏睡不醒，作息紊乱之外，还有一些其他神经性疾病的症状，比如意识错乱、全身震颤、肌肉无力、偏瘫，等等，有一些还出现了类似帕金森病人那样的非特异性运动障碍和言语障碍。

并且，部分病人表现出精神疾病的症状，比如烦躁不安，精神分裂，出现攻击行为或是言行冷酷，等等。

这不由得令人联想到寄生物侵入中枢神经之后，对于宿主意识的干扰。虽然人类并不会像昆虫那样直接被控制，但是依然会产生不可忽视的恶性影响。事实上，很多寄生虫在人体内，都可能会对人类产生精神方面的影响。

比如2016年，美国芝加哥大学的医学团队发现，大脑中感染弓形虫（学名 Toxoplasma ）的病人患有“间歇性暴发性精神障碍”的几率，要比普通人高一倍。虽然脑弓形虫与精神疾病，特别是精神分裂症之间的联系至今没有实锤性质的证据，但是这种关联被很多学者所认同。

根据捷克寄生虫病学者雅罗斯拉夫·弗莱格尔（Jaroslav Flegr）的研究，弓形虫不但会影响幼儿的大脑正常发育，导致脑白质密度减低，还会潜伏在人体的中枢神经系统中，潜移默化地改变神经元之间的连接。

这种间接性地操控人类意志的行为，会改变我们的应激反应，对气味的偏好，以及对他人的信任程度，甚至是宿主人类自身的性格。在多次测试中，弗莱格尔发现感染弓形虫后的男性病患，会呈现出内向、多疑，无视他人意见的特点，并且倾向于破坏规则。而受感染的女性患者则刚好相反，变得外向而容易信任人。

并且，弗莱格尔在研究中大胆推测：弓形虫的寄生会导致宿主的精神错乱，促使其产生自杀的倾向。这个荒诞离谱的结论，却被马里兰州立大学医学院的精神科医师特奥多·帕斯特拉奇（Teodor Postolache）所证实，通过对20个欧洲国家弓形虫感染者的研究，他发现这些女性的自杀率，与弓形虫潜在感染者占女性总人口的比率成正比。因此帕斯特拉奇也认为，弓形虫所制造的一些化学物质，对于人类宿主神经系统的影响，可能会超出我们的想象。

或许，直到目前依然没有足够的证据，可以证明寄生物会对人类的意志产生直接性的影响，《铁线虫入侵》中人类丧失理智投河自尽的一幕也并不会真的发生在现实中，但是，作为人类上万年来的敌人，寄生物一直都在潜移默化中改变着每个感染者的个体，并影响到人类历史的进程。

从昏睡病依然频发的非洲，到包虫病肆虐的中国大西北，再到血吸虫横行的东南亚贫民区，这场对抗寄生物的战争，还远远没有结束…… TKlNjxhkcnqdvea1nQmZi3UyIJgu/8xGdJqMz8RaXleg2UUeXAPFIeK8Oe6O2U4U

无论今天陪伴我们的是清晨的阳光，还是连绵的阴雨；无论我们呼吸的是甜美的空气，还是PM _2.5 爆棚的雾霾，当我们生活在地球的生态圈中时，可能都不会意识到一个严重的问题：如果离开了这个千万年来赖以生存的生态圈，人类还能够继续生存，延续我们的命运吗？

嗯，就好比电影《火星救援》中，马特·达蒙在远离地球5500多万千米之外的火星上，靠着完全人工种植的土豆基地来维持生命，在那种隔绝的人造生态系统中苟延残喘。然而更可怕的是，如果人类遭遇到甚至足以引发灭绝的大灾难，比如在游戏《辐射》浩劫之后的废土上，我们又该如何面对那种完全恶劣的环境，而不至于让文明从此终结？

01

最早考虑这个问题的，大概是传说中的人物：诺亚。

在《旧约·创世记》中，诺亚获得了上帝的神谕，因此在40天40夜的大雨所引发的大洪水灭绝众生之前，就预先用高脂树木（歌斐木）制造了一艘包含很多房间的方舟，方舟内外还涂上了松香防水。

如果按照《圣经》中的记载，这艘搭乘了各类生物的诺亚方舟，有着133.5米长，22.3米宽，13.4米高，排水量大约是泰坦尼克的3/5，毋庸置疑可称是一艘“大船”。

驾驶方舟的诺亚一家，带着各种生物在大洪水中漂流了370天，直到看见衔着橄榄枝的鸽子之后，才终于获得了新生，从此成为后代人类的祖先。传说中的诺亚活了950岁，并在500岁时生了三个儿子：闪、含以及雅弗，分别是黄种人、黑种人和白种人的始祖。

传说自然只是传说，甚至诺亚方舟这个故事本身，也很可能只是借鉴自苏美尔人的神话人物西苏特罗斯（Xisuthros），公元前2600年的阿卡德文明就记载了这位大英雄从洪水中拯救世间万物的奇迹。只是那个时代简陋低下的人类文明，如果遇到什么突如其来的大灾祸，别说拯救苍生其他物种，可能连自个儿都救不了。

然而，数千年过去，人类的科技水平突飞猛进之后，科学界竟然真的开始未雨绸缪地探索：在生物灭绝性质的大灾难到来之前，或者当我们离开熟悉的地球时，能否制造一个完全人工的环境，让人类可以在其中像过去一样生活？

20世纪初，苏联的火箭之父康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基（Konstantin Tsiolkovsky），就在一篇论文中提到，如果人类将来需要在太空中长期生存的话，就必须要先学会脱离地球生态圈的生活方式，因此必须要掌握自己搭建生态系统的技能，再利用太阳能来管理植物的光合作用，从而在太空的封闭空间中得以长期生存。

并且，他老人家的论文末尾，留下了振聋发聩的一句名言：“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远生活在摇篮中。”

正是基于齐奥尔科夫斯基的思想，苏联物理学和生物学家们在冰天雪地的西伯利亚克拉斯诺亚尔斯克市（Krasnoyarsk），打造了一座现代性质的“诺亚方舟”——最初是完全机密的BIOS-3全封闭式生物实验基地。

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BIOS-3始建于1965年，历时7年才完全建成。这个封闭基地是一个体积315立方米的地下钢结构空间，最多可以容纳三人。它的设计目的之一，就是为了配合当时太空竞赛中的苏联宇航局，可以让宇航员们在封闭生态系统中尝试生存。

BIOS-3被厚重的不锈钢板分隔成四个舱室，除了实验人员的卧室外，还有厨房、盥洗室等生活设施。除了备用的紧急出口外，整个系统和外界是完全隔离的，为了防止空气渗透，甚至还加装了橡胶密封垫进行气密处理。

为了模拟太阳的存在，四个舱室内每一间都安装有一台20千瓦功率的氖弧灯，并通过附近的水力发电站供电。在这些氖弧灯的照射下，藻类、小麦和其他蔬菜植物得以生长，并起到调节空气中含氧量的作用。

这些植物中，最主要负责维持氧气和二氧化碳平衡的，是一种叫做小球藻（学名 Chlorella ）的植物。

虽然名字蠢萌蠢萌的，但是小球藻的来头可真不小。这种直径只有3～8微米的球形单细胞淡水藻类，早在20多亿年前就出现在了地球上，是这个星球上最早的生命体之一，同时，小球藻也是一种非常高效的光合植物。

苏联人通过实验发现，只需要8立方米的小球藻，就能供给一个人全部的氧气摄入，它可以通过回收人呼出的废气，再重新制造出氧气。在理想状态下，这样的循环可以保证人类的基本氧气需求，但是潜在的问题也是很多的，我后面会仔细说。

从诞生之日起，BIOS-3生态系统一共进行了10次模拟实验，每一次都有1～3名实验员参与其中，最初的一次实验维持了180天。可以说这是最早期的、在人造生态环境下所进行的人类生存实验了。通过多次实验，BIOS-3成功地在封闭的人造环境中种植了包括谷物、蔬菜、藻类等11种作物。

然而和许多其他苏联的黑科技项目一样，BIOS-3虽然是个伟大的先驱者，却并未修得什么正果，因为资金的匮乏，1984年的最后一次实验后，这个黑科技项目就被暂时中止了。后来苏联解体后，BIOS-3就成为俄罗斯科学院西伯利亚分院生物物理研究所的一个下属机构，专注于太空植物培育和废物回收。

在BIOS-3之后，美国的NASA，日本的闭合生态实验研究机构CEEF，以及欧洲空间局ESA，都参照BIOS-3的模式，有样学样地搞了一套自己的项目来进行类似研究。只是这玩意儿实在过于烧钱，因此这几次尝试也都因为经费原因的瓶颈，最终无疾而终了。

连堂堂美帝政府都缺钱搞不起，还有谁能支撑这样的科研项目呢？难道真有漫画里的钢铁侠或是布鲁斯·韦恩这样的超级土豪，敢于一掷千金，以一己之力的私人财产搞黑科技研发吗？

竟然还真的有……

03

这位大佬的名字可能并没有多少人听过，他叫做爱德华·巴斯（Edward Bass）。1945年生于美国得克萨斯州沃斯堡的巴斯，可谓是含着金汤匙出生的孩子，作为石油巨头家族企业的一员，他的人生可谓是一帆风顺。

但是，巴斯和其他追求物质享受的土豪有着完全不同的精神世界。自幼目睹了美国工业化对环境危害造成的可怕影响之后，童年阴影一直困扰巴斯的整个人生。就像蝙蝠侠布鲁斯·韦恩决意毕生打击罪犯一样，巴斯也许下宏愿，要终生为生态事业干一番大事。

从耶鲁大学毕业之后，巴斯就痴迷于各种庞大的环保工程，并为此挥洒着手中的钞票：从尼泊尔的豪华生态酒店，到澳大利亚占地30万英亩的牧场；从波多黎各的一片热带雨林，再到家乡沃斯堡的一个梦幻表演中心……

然而，所有的这些大投资都没有达到爱德华·巴斯心目中的完美目标，野心勃勃的他，想打造一个类似于BIOS-3那样的全封闭生态系统，并且要比苏联人的那个大得多，同时也复杂得多。

在当时人的眼中，这样的大工程可能仅仅存在于科幻小说中，何况要是以个人的资金来支撑就更加不可思议了。但巴斯靠着石油巨子的身家，却愣是把这种不可能化为了可能。

在精心计划之后，爱德华·巴斯选中了美国亚利桑那州菲尼克斯市和图森市之间，圣卡塔利娜山（Santa Catalina Mountains）地带海拔1300米的一块区域，我曾经途经此地，因此可以告诉大家，这里基本是一片沙漠地带，或者说是一种最为单调贫瘠的自然生态环境（基本就是《绝命毒师》第一季中的那种场景）。因此，巴斯选中这个地方只有一个原因——他看中了那里超级充足的日照时间。

是的，巴斯的计划并不包括人工电能的氖弧灯，而是选择了完完全全的自然能源——太阳。这样他的生态系统就比曾经苏联的BIOS-3更加先进，同时也更加不可控制。事实上，在后来的实践中，就证明了这一点。

巴斯的工程面积也不是BIOS-3那样的小儿科，它有着庞大的12700平方米，体积更是达到180000立方米。并且它的外形相当前卫，主基地是8层楼高的圆顶钢架玻璃结构，其他的部分也都由玻璃和不锈钢完整地包裹着，甚至连地下的部分也使用了不锈钢材料实现完整分离。只有10%的气体年渗出率，说明了整个系统可以说封闭得相当完好。

在这块穹顶之下，与世隔绝的小世界里，居然划分出了7块区域，其中包括五块自然区域，分别是：热带雨林、稀树草原、滨海沙漠、河口沼泽和热带海洋（海洋还包括珊瑚礁和海滩生态）。另外还有两个与空气和水循环系统相连接，但是设置了屏障以阻挡昆虫入侵的区域：集约型农业生物区和人类住宅区。

即便以今天的视角来看，这样规模的仿生生态圈也几乎是只存在于科幻片中。我甚至怀疑最早的《侏罗纪公园》，包括后来的《疯狂动物城》，都从这个大工程中汲取了灵感。

毫无疑问，爱德华·巴斯规划的生态实验基地，简直就是一个微缩的地球，他以生物圈2号来命名这个庞杂的系统。可为什么是2号呢？难道还有生物圈1号吗？没错，在他看来，真正的地球就是那个原始的生物圈1号。

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如此规模庞大的生物圈2号，从规划好那天，就注定是一个烧钱的大工程。而且，巴斯为了实现最终计划，请来了上千位国际一流的，农业和种群生命多样化方面的工程师、科学家以及其他专家共同参与设计和施工。

此外，他还请到了当时著名的生态学家约翰·P.艾伦（John P. Allen）作为生物圈2号工程的主要负责人。

虽然人力成本极其高昂，但生物圈2号本身的造价也是相当不菲：前面我们也说到了，整个生物圈2号最大的特点，就是遍布各处的巨大玻璃。这些双层玻璃被液态硅胶密封在轻质管钢之上，以保持内部的空气湿度，整个工程共有高达15794平方米的玻璃，因此，这座生物圈2号还有另一个别名：玻璃方舟。

只是，即便采用了如此大量的玻璃，但是照射到内部植物上的光线，依然损失了50%～60%之多。但这已经是当时可以想到的最优，同时也是最耗钱的方案了。最终，巴斯为整个项目花掉了惊人的两亿美元（想想看，这可是在30多年前啊）。可以说，爱德华·巴斯一掷千金，就是为了完成自己的一个夙愿。

生物圈2号项目的初衷，就是为了研究封闭环境下空气、土壤、动植物、微生物和人类之间的相互作用和影响，同时也为未来太空殖民计划提供前期的移民基地方案。此外，还有一个更加深远的设想：测试生存在其内部的生命是否能够按照地球上生命进化的轨迹进行自我调节，以适应太空环境下的生活。

从1987年到1991年，历时4年之后生物圈2号工程终于建设完毕，它将迎来第一批勇敢的挑战者。

1991年9月26日这一天，包括四男四女在内的八名科学家进入了生物圈2号。按照计划，他们将在这个封闭的人造环境下真正“与世隔绝”地生活整整两年，期间除非遇到成员身体出现严重不适，否则禁止和外界有任何直接接触（当然看电视、上网这些还是可以的），更不允许离开。

这两年间他们主要的饮食来源，是在生物圈内种植的86种作物，其中包括香蕉，南瓜，红薯，甜菜，花生，扁豆和豇豆，水稻和小麦作物，等等，之所以要选择如此多样的种类，就是为了在出现某种作物无法继续生长的情况下，不至于断粮。同时，多种作物可以保证营养的均衡，以及食材的丰富，避免像《火星救援》里的马特·达蒙只能靠天天啃土豆为生的情况。

按照规划，蔬菜主要占科研人员生存需求的83%，剩下的部分，嗯，人家其实还是有肉吃的。在生物圈2号中，有一块区域专门用来养殖家畜，其中还包括专业的育仔室和繁种室等。而遴选之后的家畜只有3种，分别是一种非洲矮山羊、一种原产自佐治亚州的猪，以及一种亚洲的杂交鸡。

并不是它们的肉有多好吃，这些家畜之所以被选入这个现代版“诺亚方舟”，完全是因为它们的特性非常有利于人类的生活：不是特别能产奶，就是特别能生崽（或者下蛋）。更重要的是，它们能吃人类吃不来的各种残枝败叶，拉出的粑粑还能直接供肥。

噢，除了这些荤菜，八个人还有鱼肉可以吃，因为生物圈里还养着我们喜闻乐见的——中国鲫鱼。

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说实话，如果是我自己的话，也非常期待能够作为其中一名实验者，去挑战一下这么新奇有趣的两年。所以，一开始这八名科学家都觉得自己很幸运，能够被选中参加这样前所未见的实验。

的确，实验初期的阶段，八人过着可称田园牧歌般的美妙生活。

这群现代鲁滨孙在意识到今后两年只能自给自足之后，发挥出了最大的天赋来种菜……可以说原本就对作物习性十分了解的他们，基本上利用了生物圈内每一寸可以利用的土地，单位产量也大大超越一般的种植方式。

种菜之余，每天还可以喂喂猪，养养鸡，挤挤奶，帮助牲畜交配之类，一周只需要一天的时间用来检查、维护和修理整个系统。周末时，八位科研人员常常一边写着报告，一边用咖啡树上的新鲜咖啡豆泡杯咖啡，偶尔还会拿出精心酿造的米酒小酌一下。

然而，随着时间的推移，严重程度不一的各种问题也接踵而至了。

首先，由于生物圈2号是一个完整封闭的内循环系统，因此使用带有毒性的除虫剂和除草剂是不可能的，会有毒物长期残留在系统内。没办法，研究人员只能采取无毒的方式来防虫，比如以虫治虫或是喷洒肥皂水的方式来驱赶害虫。

然而毕竟缺乏直接有效的手段，生物圈2号内各片区域都开始大量繁殖害虫，比如二点蛛形蜗、粉状介壳虫、蚜虫、潜叶虫、白粉菌、根结线虫、土鳖虫、臭虫和蟑螂等。恼人的虫子入侵了新生的作物，导致了减产。

为了解决害虫问题，8个人可谓是想尽了各种办法，他们花了大量时间用清水清洗侵染的叶子，又根据害虫的分布重新进行了抗虫类作物的轮种，增添了作物的多样性，才算是基本控制了害虫。

就在害虫问题解决不久，另一个问题又凸显了出来，这就是长期封闭环境内的空气质量问题。

根据苏联BIOS-3的经验，整个实验能否顺利进行下去，很大程度上取决于系统内空气的成分。而此前研究中发现，生长于人造环境下的植物虽然可以很好地平衡二氧化碳和氧气的浓度，但是对于其他各种微量气体却无能为力。好在这个问题也并未造成很大的困扰，毕竟在生物圈2号内拥有着一种优质而自然的空气净化器：土壤。

科研人员通过泵送空气的方式，将空气强制通过土壤进行过滤净化，再加上严格执行人类和家畜排泄物的再循环处理，粪便需要固定堆沤，废水更是要经过厌氧微生物发酵和水生植物的代谢分解处理，终于将微量气体的水平降低到了一个可以接受的程度。

如果说前两个问题还是生物圈2号系统本身的问题，可以妥善解决的话，第三个问题就严重得多了，这个问题恰好反映出了大自然的不确定性和复杂性。

虽然爱德华·巴斯最初选中这块地就是因为这里阳光充裕，然而就在八人进驻生物圈2号后不久，全球化的厄尔尼诺现象发生了。这直接导致了美国西南部地区极为反常的秋冬季多云气候，阳光被厚重的云层遮蔽住了，这一不正常现象一直延续到第二年，使得生物圈2号的光照水平比预期降低了20%之多。

缺乏足够的光照带来的问题是积累性质的，而且没有什么可以直接应对的解决方法。它就像慢性病一样侵蚀着整个生物圈2号系统，于是随后伴生的问题越来越多，也越来越复杂。

光照不足所带来的最大问题，就是植物光合作用的效果下降，导致系统内的含氧量一直在下降。一年半之后，已经从最初的20.9%下降到了14.5%，而这个数字仅仅相当于海拔4080米处的氧气含量。换言之，到了后来八名研究人员每天都在过着缺氧的日子，他们逐渐出现了睡眠呼吸暂停以及疲劳症状。

可以说，屋漏偏逢连夜雨，除了光照不足外，生物圈2号还因为自身设计中的一个潜在问题，导致了不可逆转的结局。

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这个设计问题，就在于因为当初缺乏经验，没有考虑到设施中的二氧化碳会与建筑物所用混凝土中的钙发生反应。而在日积月累的化学反应之后，生物圈2号内形成了大量的碳酸钙，致使含氧量进一步下降，而二氧化碳和二氧化氮的含量却一路稳步上升。

于是接下来的环境问题就极其严重了：系统内大气和人造海洋的酸度不断增加，变酸的海水导致鱼类大量死亡，这些尸体堆积又堵塞了过滤系统。而且由于光照和空气问题导致湿度调节失衡，使得沙漠地带过于潮湿，大批的野草在其中生长，使得沙漠变成了丛林和草地。正是这样在我们看来的好事一桩，在封闭的人造环境中却导致了更大的危机：二氧化碳的浓度进一步上升。

连锁反应带来的，是原本用于吸收二氧化碳的牵牛花开始野蛮生长，穿越了它原本限定的区域，阻碍了其他植物的繁殖。

此时，家畜区的大部分脊椎动物都已经死亡了，更可怕的是，那些用于传粉的昆虫也死了，造成依赖它们授粉繁殖的植物也紧接着全部消失。这又导致研究人员的粮食供应产生了歉收缺口，他们的体重一直在降低，其中一名成员的体重甚至从118千克降低到了68千克。

嗯，一个问题引发了一堆问题，所谓牵一发而动全身，大概就是这样的。

更重要的是，含氧量每天下降的低氧状态，再加上长期填不饱肚子的饥饿感，使得所有八名成员的心理状态也出现了问题。而封闭隔绝的环境本身就是产生心理问题的一大诱因，这一点早已在南极的科考站中被证实了。

到后来，这些成员们甚至开始产生焦虑和强烈的怀疑感，每天都担心自己的食物会不会被其他人偷走。在坚持了一年多之后，八名成员终于扛不住了，他们主动离开了生物圈2号，也意味着这一次的封闭环境实验彻底失败了。

1994年时，不甘心的爱德华·巴斯又组织了另外八名成员，参照之前的失败经验进行了全面改进，又进行了第二次挑战。没想到的是，这一次终结得更快，只坚持了十个月不到就宣告再次失败。失败原因更多是实验人员内部的矛盾，以及管理层的种种严重分歧。

所谓“谋事在人，成事在天”，这一次老天爷还没发威呢，人心却已经先散了：两名男性成员以缺氧不适为由，砸坏了五面玻璃，使得生物圈2号的严密封闭性荡然无存。得知这一切的巴斯立刻带着管理团队前来，接管了这里并驱逐了所有实验人员。

接连两次失败之后，巴斯没有继续自己的实验，而是将整个生物圈2号移交给了哥伦比亚大学，2007年时因为经费问题又转给了当地的亚利桑那大学。

如今的生物圈2号，已经成为一个旅游景点。

讽刺的是，当生物圈2号刚刚诞生时，它被称为自肯尼迪登月计划之后，“美国最令人兴奋的科学计划”，而短短数年之后，它就变成了“新时代的一场伪科学狂欢”。

爱德华·巴斯也坦然承认了自己的失败，但他依然没有改变初心，而是继续投身环保事业，并成为世界野生动物基金会的荣誉主席，致力于亚洲地区老虎和犀牛的保护。与此同时，他也是位名列全球福布斯榜单的富豪。

不过，就在生物圈2号宣告失败的12年后，日本环境科学研究所又在北部青森县六所村附近投入6500万美元，建造了一个外号“迷你地球”的“Biosphere J”闭锁性生态实验设施。

它的面积仅有生物圈2号的1/10，并且没有使用土壤，而是采用了全新的机器分解科技，但是依然没有解决二氧化碳浓度过大的问题。而且，由于机器24小时连续运转的噪声，封闭环境也令置身其中的研究人员产生了严重的心理问题。

在此之后，一些尝试也都失败了（包括中东土豪的），直到今天仍然没有哪个工程可以完成封闭环境下的长期生态平衡。这是因为，生态系统的复杂程度超乎我们的想象，任何一个不经意的系数变化，都会影响到整个系统整体。

不得不说，即便生物圈2号这样的试验失败了，但它也只是一个人造的产物，而我们赖以为生的真正生物圈1号——地球，却无法承受这样的失败。虽然地球的生态圈有着强大的自我修补能力，但是如果地球的环境恶化到无法调整的地步，后果是不堪设想的。

所以，至少在目前，与其想着如何复刻一个地球，不如更好地去保护现在的她。 TKlNjxhkcnqdvea1nQmZi3UyIJgu/8xGdJqMz8RaXleg2UUeXAPFIeK8Oe6O2U4U