人类的认路本领还不如蚂蚁？

原文作者：William A. Foster

迷路和找不到回家路的恐惧，交织在我们小时候听到的故事中：它可以困扰我们多年。人类的寻路技能很差，而且越来越少使用，这让我们不得不带着羡慕和钦佩的心情去看待动物的寻路壮举。大西洋鲑鱼在海上漂泊了三年之后，是如何返回出生地的？北极燕鸥在经过7万多公里的南极之旅后，如何找到它们在遥远北方的繁殖地？

《沙漠寻路者》讲述了一种小蚂蚁（Cataglyphis spp.）如何成为动物寻路研究理想模式生物的故事。故事开始于50年前，在一片广漠的撒哈拉盐磐，一只发着光的黑色蚂蚁在沙地上独自赶路，它引起了神经动物行为学家Rüdiger Wehner的注意。最终，这只蚂蚁发现了一只大苍蝇的尸体，它用嘴巴牢牢地咬住，这只蚂蚁之后的动作开启了Wehner的研究领域。

织叶蚁（Oecophylla属）。来源：agefotostock/Alamy。

这只蚂蚁直线出发，穿过100多米的荒地，进入了一个不起眼的小洞——地下蚁穴的入口。唯一一种可能是，这只蚂蚁一直都知道自己相对于巢穴的确切位置。但是箭蚁（Cataglyphis）是如何做到这一点的呢？它的脑袋这么小，又没有手机。

Wehner在书中用七个章节揭开了答案，他描述了蚂蚁寻找回家之路和研究人员发现它们如何做到这一点所使用的技术——展现出了惊人的微妙性、复杂性和多样性。蚂蚁利用天空中的偏振光、颜色和光照强度的梯度，以及太阳的位置，再加上地球磁场和风向的提示，绘制出它们的罗盘方向。它们通过计算自己走过的步数，并记录当时走的方向，就能知道自己在哪里。它们可以记住目标周围的地标（如巨石）的全景“快照”。通过某种方式，它们的大脑会整合所有这些信息，为觅食之旅规划出最佳路线。

研究生David Andel记录了一只蚂蚁的行走轨迹。来源：Rüdiger Wehner。

其核心信息是，蚂蚁复杂的寻路行为实际上源自大量相对简单的元素——Wehner称之为蚂蚁的工具包（toolkit）。根据问题的不同，这些元素以不同的方式组合在一起。这种自下而上的模块化方法是理解蚂蚁寻路能力的关键，也是理解这种能力如何在蚂蚁的发育和演化历史中不断被打磨的关键。Wehner认为没有必要再引入在啮齿类动物研究中经常被引用的心象地图（mental map）：蚂蚁只需精明地使用其工具包的组件，就能找到自己的路。

工具包概念是Wehner及其团队使用的调查方法的基础。基本方法是以外科手术般的精确性改变一种刺激。研究人员仔细测量蚂蚁在这种情况下执行特定任务时，与未被操纵的控制组蚂蚁相比，可能会产生的错误。现在，改变特定刺激而产生的确切行为后果已经被揭示出来，不过通常没有从生理学角度研究这种效果是如何产生的，基本上是因为蚂蚁的脑袋是如此之小。

例如，为了证明蚂蚁可以通过计算步数和步长来测量已走过的路程，研究小组在蚂蚁的腿上加了脚柱。一只蚂蚁在到达食物源后，被加了一副脚柱，它能以正确的步数回到巢穴。但它走过了目的地，走过的程度和根据步长增幅预测的程度一样。更令人惊讶的是，蚂蚁会考虑到途中经过隆起物时上下移动了多少：它们将自己的3D经历转化为精确的2D测量。研究人员通过强迫蚂蚁沿着长长的“过山车轨道”——沙漠中的锯齿形路——外出觅食，确认了这一点。在通过平坦的地面返回的途中，蚂蚁准确地预测到了巢穴应该在哪里。它们是如何做到这一点的，目前还不得而知。

大西洋鲑鱼（Salmo salar）可以在离开多年后返回产卵地。来源：Michel Roggo/Nature Picture Library

这项研究极为重要的一方面是，针对沙漠蚂蚁的复杂实验是在野外自然条件下进行的。这一点不同寻常。例如，关于大鼠寻路的实验研究通常是在小规模的实验室围栏中进行的。第二章是本书最长的一章，专门对沙漠蚂蚁的生物学和生态学进行了精辟的阐述。这体现了Wehner想给所有研究动物寻路的学生上的重要一课，他说：“从一个自然主义者开始，让动物引导你的调查。”  

我唯一的保留意见是，这本书对于它的目标读者——普通大众——要求很高。Wehner清楚而简洁地解释了一切，但只有一次。书中有100多张图表，显示了单个实验的详细结果，其中一些可能涉及多达10个变量，比如蚂蚁眼睛的哪个部分被遮住；每张图表都需要集中注意力看好几分钟。如果有词汇表、章节摘要，并且多花一点时间进行解释，想必会对读者有帮助。Wehner的语言很精确，有时还很特立独行，但他对这些“优雅、熟练、活泼的小小跑者”的赞赏之情总能体现出来。

这本书制作精良，是自然历史和科学的完美结合，它所提供的经验教训远远超出了动物寻路研究的范围。要了解这种奇妙的真社会性（eusocial）昆虫是如何完成神奇的寻路壮举，需要想象力、智慧和数十年的严谨调查。而在这一本书里，我们终于可以领略到这项非凡成就的全部荣耀。