在距离波士顿郊外大约1.5小时路程的树林深处,有一处退役的冷战导弹发射基地。基地里住着一大群奇怪的动物,还有一帮努力工作的书呆子。这些人满腔热忱,希望找到生命的奥妙。这个地方看起来就像老旧的新英格兰式农场和疯狂科学实验室的结合体,但它其实是哈佛大学的实地研究站。秋天,黄叶随风起舞,小袋鼠在草地上蹦蹦跳跳;鸸鹋在旁边踱步,好似笨拙的恐龙。山坡上还有山羊和绵羊,它们乍看是普通牧场的牲畜,但如果你仔细观察它们的颈部,就会发现一个黑色的小盒子。这些盒子类似于波音747飞机上的飞行记录仪一样,记录着羊群的一举一动。在低矮的水泥砖房里,你能看到珍珠鸡在小型跑步机上跑步,青蛙在某种微型仪器上起跳。蝙蝠和鸟在走廊里四处乱飞,而研究生们正在通过高速红外摄像机观察它们。
2003年夏,我在哈佛大学读博,为了完成毕业论文而学习测量能量消耗的方法。我还记得自己当时在研究站的工作,它让我感觉好像进了詹姆士·邦德的实验室,《007》电影里的大反派被换成了动物。山羊在北边的围栏里,跑步机在门后,氧气分析仪在手推车上。小心一点儿,别把东西碰坏了。记住,要把山羊屎打扫干净。我分不清这应该叫沉浸式学习还是溺水式学习。但毫无疑问,我热爱这份工作。
一早上我都在尝试把奥斯卡放到跑步机上。奥斯卡是只狗,我需要测量它走路和小跑时的能量消耗。为了实验的顺利进行,实验犬必须佩戴“宇航员面罩”——一种用3升容量的饮料瓶做成的塑料罩子,其作用是确保实验犬呼出的空气能进入氧气分析仪。奥斯卡是收养所收留的流浪狗,它是一只杂交斗牛犬,也是我的研究生同学莫妮卡的忠实伙伴。奥斯卡很喜欢跑步机,已经到了近乎疯狂的地步。当然,这也许跟我撒在面罩里的热狗屑有莫大的关系。在用其他狗做实验的时候,莫妮卡不得不把奥斯卡锁在她的办公室里,以免它看到其他狗也受到了研究员的“特别关照”而醋意大发。
实验最初的目的很简单,就是测试人类、狗、山羊走路和跑步的情况,但最终演变成了专业细致的能量消耗研究。没过多久,我又去了加利福尼亚,测量黑猩猩直立行走和爬行时的能量消耗。之后,我们还测量了人类把手交叉放在胸前跑步时的能量消耗,弄清楚跑步时摆臂对提高能效有多大的作用(答案是:很小)。2010年的整个夏天,戴夫·莱克伦、布赖恩·伍德和我都在爬树、观察蜂巢、挖树根。
你也许会认为,做如此小众的研究会让我变得有些不合群,甚至被忽视。事实上,世界各地的大学都有专门测量能量消耗的实验室。它涉及生物学与医学,是个生机勃勃的综合学科,每年还会举办相关学术会议。不过话说回来,为什么有人会把时间和精力放到测量能量消耗上呢?
在生命经济学领域,卡路里就是货币。资源的数量总是有限的,如果能量花在某些任务上,它就不能被其他任务利用。演化就像没有感情的会计,它唯一关心的是当一条生命走到尽头时,能有多少后代存活下来。如果某个生物不对自身的能量精打细算,它留下的后代就会比其他生物少。只有那些最擅长获取卡路里,并将它们有效分配的生物才能大量繁衍。生理和行为倾向都是天生的,因此,子代管理卡路里的聪明才智通常是从亲代身上获得的,子代将在新一轮竞技中延续亲代的做法。不同的是,子代的游戏难度更大,因为上一轮的失败者均被淘汰出局,留到本轮的都是成功玩家。经过无数次的博弈,仍然存活在地球上的生物都是“玩转卡路里”的大师。每个物种都拥有各自的新陈代谢策略,并根据其生活的环境做出了精细的调整,以便在永不停止的生命游戏中取得优势。
想知道每个物种的生理结构是如何被演化改变的吗?想知道在生死攸关的情况下,生物是如何判断各种事情的轻重缓急的吗?只要跟着卡路里走,你就能找到正确答案。