大出蜂頭-科學人雜誌
科學人觀點

大出蜂頭

2022-12-01 曾志朗
誰能想到蘑菇會彼此放電,產生類似人語的詞彙?而蜜蜂會玩耍自娛,還有左小右大的心理空間數感,更充當起助產士?這些擬人化的答案,都是見證心智能力生物基礎的核心概念。
▲ (圖片來源:Martin Giurfa, Claire Marcout, Peter Hilpert, Catherine Thevenot and Rosa Rugani. An insect brain organizes numbers on a left-to-right mental number line. PNAS 2022 Vol. 119 No. 44)

送走立冬,迎來小雪,但窗外豔陽高照,毫無寒意將至的節氣,傍晚偶爾飄落的小雨,沒有降溫,反增濕熱。氣候變幻莫測,世局也動盪不安。雖然新冠病毒的威脅仍在,但似乎不再是世人關注的焦點,取而代之是大國博弈、通貨膨脹與能源危機。至於台灣社會,有忙著解封出國,有苦於養家糊口,更多是紛擾喧囂,充斥在網路上的各種假專家、偽科學和假訊息。不隨之起舞的唯一王道,就是回到理性的科學世界,爬梳世界各地科學家的研究發現,理解人類文明的挫折和進展。

吾道不孤,打開電腦就看到香港大學醫學院神經內科講座教授黃震遐傳來《英國皇家開放科學》的一篇文章。資訊工程學家發現蘑菇透過身上的菌絲,以不同型態的電脈衝,向臨近的同伴傳遞訊息,而訊號組合的樣態,和人類語音的片段(segment),竟有異曲同工的相似性!我眼睛一亮,但也十分狐疑,把文章快速瀏覽一遍,乖乖!真是個有趣的研究,而所發現的現象又讓研究者萌發異想天開的結論:「蘑菇也會講話!」

英國西英格蘭大學的非常規運算實驗室主任阿達馬茨基(Andrew Adamatzky),將微電極插入金針菇、裂褶菌、幽靈菌及冬蟲夏草四種菌菇的菌絲基質中,記錄它們在不同刺激下所發出的電波,再利用數學模式和演算分析訊號的特殊型態。結果發現,這些菌菇會在特殊情況下,例如菌絲接觸美味的木塊或有危險外物侵襲,發出特定型態的訊號,通知或警告鄰近的菇群。這些訊號的組合,有如人類語音的片段,可以組合出將近50個不同的詞彙。更有趣的是,四類菌菇中,以寄生在樹幹上的裂褶菌最多話,型態也最複雜。

認真讀完這篇報告,我不禁倒抽一口氣,也感到一股震撼。動物會動,需要交流溝通,以維護族群的整體互動;但小如菌菇,長在原野間,貼在樹幹上,動也不能動,卻能以身上菌絲的電脈衝來傳遞訊息,而且訊息的型態不一,發展出類似人類的語音片段,代表不同的詞彙。自然界裡,萬物錯綜複雜,形態各異,但求生的運作方式卻又異中存同,讓人不禁讚歎天理一以貫之!且慢且慢,這樣相當煽情的推論只建立在一個實驗上,證據還是薄弱了些,很多生物科學的資深研究者對這個過份擬人化的說詞並不認同,不約而同建議,應收集更多樣的實驗證據支持。

在科學界,這樣的爭論是健康的。新手上路,容易衝得快,也可能輕易把單一實驗結果說成突破性的結論,而資深學者比較穩健,不會感情用事,相對採取比較保守的結論。兩者相輔相成,科學的知識就在互動中往上提升。所以「蘑菇會說話」的實驗數據,是巧合還是真有其事?尚待下回分曉!

我坐在舒適的高背墊電腦椅上,盯著螢幕,細細品讀這麼有趣的研究論文,再瀏覽評論者的正反意見,享受智慧交流的喜悅。不知不覺移動滑鼠,點進相關的連結,再輾轉進入《美國國家科學院學報》(PNAS),一篇蜜蜂數感的研究立刻引起我的注意。法國土魯斯第三大學動物認知研究中心的吉爾發(Martin Giurfa)教授,研究重心在蜜蜂和其他昆蟲的學習和記憶機制,他的最新研究指出,蜜蜂具有數值(多寡、大小)的感知功能,能數到五,更重要的是在感知運作上,似乎和人類一樣,也有一條「左小右大」的心理數線。

這又是一個很有趣的新發現。從以往的很多文獻可知,蜜蜂能利用太陽、蜂巢和花卉三者之間的角度,計算出由蜂巢飛到花卉的路線,也確實能夠分辨多寡和大小,但要說牠們也有一條心理數線,就有點聳人聽聞了。是什麼樣的實驗證據,讓科學家證實有這一條線存在在蜜蜂的數字感知中呢?

吉爾發和研究團隊利用木箱、糖水來訓練蜜蜂。他們引導蜜蜂飛進木箱,到箱尾三片木板前。研究人員會在中間木版放置數目不定(一個、三個或五個)的圖案(圓形、正方形或三角形),並在圖案下放置糖水,誘使蜜蜂選擇影像,完成圖案數目和糖水的聯結訓練(如上圖)。接著進入實驗階段,當蜜蜂從洞口飛進木箱,前行到箱尾前,蜜蜂原本熟悉的中間木板是空白的,取而代之的是左右兩片木板上會出現同一組數目的圖案(例如三個三角形),但圖案下方不再提供糖水了。這時,蜜蜂會飛向哪一邊圖案下方,試圖吸取糖水呢?

結果很有趣:如果訓練階段的中間木板上是一個三角形,實驗時,蜜蜂80%會選擇飛往右邊;如果訓練時中間木板的聯結圖案是五個三角形,蜜蜂則傾向往左邊去找糖水。也就是說3比1大,所以往右;而3比5小,所以往左,達到顯著的統計差異,顯示這左小右大的數感空間表徵是天生使然!這結果和人類初生嬰兒的實驗結果是一致的。當然,人類複雜的文化背景(例如文字書寫由右向左的阿拉伯文)也會影響數感的空間表徵,但蜜蜂的實驗結果顯示數感左小右大有很強的生物基礎。也許這和左右腦的側化現象有關,因為以往的實驗證實,蜜蜂也是兩腦不對稱!

看到心理數感這條線以這樣精心設計又一目了然的實驗獲得證實,實在很享受。我繼續連結幾篇相關的研究報告,一頭栽進生物學家奇卡(Lars Chittka)所描述的《蜜蜂的心智》(The Mind of a bee)去一探究竟。探索蜜蜂心智多年的奇卡,也同樣利用糖水獎勵,訓練大黃蜂把比牠大的木球推到特定地點,展現出高超的學習能力,並將成果發表在2017年的《科學》上。最近他的博士生加爾帕亞吉(Samadi Galpayage)更進一步透過實驗設計,發現有些蜜蜂即使沒有糖水吃,也會主動把木球推來推去,不為報酬,只為自得其樂!

研究者將黃蜂關在一個封閉空間,前往食物放置處,必先經過木球會滾動和木球固定不動的通道。結果顯示,大黃蜂偏向木球會滾動的通道,而且有時寧可玩球,也不急著吃東西。看到科學家展示蜜蜂玩球自娛的行為,我咋舌稱奇,也不免對「我玩故我在」有更深一層的理解。如果我們以為玩耍是人類或狐、猴、猩猩、獅子和老虎等大動物的行為特性,那小昆蟲(例如蜜蜂)所展示的玩耍動機,可說是「意圖」的演化基礎了!

自然界的演化劇目真是充滿神奇的奧秘,黃蜂助播種是另一例。原來白木香樹在受到毛毛蟲侵襲時,會發出求救的化學訊號,而黃蜂喜歡吃毛毛蟲,收到訊號便俯衝而下飛到樹旁,往往上當受騙,沒有毛毛蟲,而是一粒粒白色的白木香樹種。失望之餘,「沒魚蝦也好」,黃蜂吃了這些種子,同時也把沒吃完的剩餘樹種「打包」帶走。這些樹種在飛行時沿途掉落,形同黃蜂助白木香樹一臂之力,將樹種傳播到遠處,完成傳宗接代的任務。白木香樹的假訊息是故意的嗎?黃蜂的打包行為有儲蓄的意圖嗎?這些擬人化的答案,都是見證心智能力生物基礎的核心概念。

誰能想到蘑菇會彼此放電,產生類似人語的詞彙?蜜蜂會玩耍自娛,還有左小右大的心理空間數感,而黃蜂還會充當助產士?實在大出「蜂」頭,令人驚奇!人世間,各種行為的型態錯綜複雜,都說人性難解,但自然界動植物間的「行為」奧秘,又何嘗不是?也只有科學研究才能一一為我們解密。相信科學,享受新知,才是至理!


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