《大象為什麼不長毛：方舟子破解科學謎題》:《大象為什麼不長毛：方舟子破解 -百科知識中文網

內容簡介

《大象為什麼不長毛：方舟子破解科學謎題》是方舟子近兩年來在《中國青年報》等報刊上發表的科普美文的合集，內容涉及奇妙的生命現象、有趣的科學發現、鮮為人知的科學史故事和與現實生活密切相關的科學問題，兼具知識性、趣味性、思想性和實用性。對這些謎題，方舟子一一詳細剖析，有根有據的娓娓道出這些謎題背後的科學真相。同時，引導讀者思考，增添閱讀的快感，煉就一雙火眼金睛。

作者簡介

方舟子，美國密西根州立大學生物化學博士。1994年創辦世界上第一份中文網路文學刊物《新語絲》。1998年起主要從事寫作和網站建設。2000年創辦中文網上第一個學術打假網站“立此存照”，揭露了多起科學界、教育界、新聞界等領域的腐敗現象。先後在中央電視台“面對面”、“新聞會客廳”、“人物”、“中國周刊”等節目和上海電視台“七分之一”、福建電視台“新聞啟示錄”、遼寧電視台“今晚部落格”、北京電視台“魅力科學”、東方衛視“非常道”等節目分別做過專訪。美國《科學》在2001年8月10日和2006年12月1日曾兩次專文介紹。目前擔任《中國青年報》、《經濟觀察報》、《大眾健康》、《健康管理》的專欄作者。著有多部著作。

編輯推薦

《大象為什麼不長毛：方舟子破解科學謎題》方舟子，有打假鬥士之稱。2010年7月，揭露打工皇帝唐駿學歷造假一事，從而掀起一場爭論不休的“學歷門”熱波。“學歷門”已成許多名人的坎。《大象為什麼不長毛：方舟子破解科學謎題》精選96個人們容易忽視或被誤導的謎題，緊貼人們生活。如三鹿奶粉事件、動物能否預測地震、豬流感風波等等。方舟子一一剖析詳細，能讓您用科學擦亮雙眼，不盲從、不迷信。《大象為什麼不長毛：方舟子破解科學謎題》是一本套用科學分析問題的最佳教科書。對培養孩子用科學分析各種問題有很大的益處。

背景

霧裡看花、水中望月，沒有人能將這變化莫測的世界分得清楚、明白；就連人們熟視無睹、習以為常的“常識”，有可能都是錯的。懷疑是邁入真理之門的第一步。生活隨處有類似的難解之謎，需要人們煉就雙眼，用科學而不是迷信、盲從去分辨是非。
魚翅是鯊魚鰭中的細絲狀軟骨。中國人把魚翅當成貴重美味的歷史並不長，大約從明代開始。李時珍的《本草綱目》稱鯊魚“腹下有翅，味並肥美，南人珍之”，可知當時還只是南方人珍重魚翅。同時期成書的小說《金瓶梅》，裡面講到西門慶到東京為蔡太師拜壽，翟管家擺筵席為西門慶洗塵，“……珍饈美味，燕窩魚翅，絕好下飯”，可知此時魚翅已成珍饈美味的典型了。

其實，魚翅本身並沒有什麼味道，還略帶腥味，魚翅湯的美味主要來自它的配料，是用火腿、老雞等真正的美味熬出來的。因此魚翅很容易假冒，市場上有用明膠、海藻酸鈉、氯化鈣等材料仿造的假魚翅，據說品質與復水後的真魚翅非常相似，吃不出區別。可見，魚翅並非不可替代的美味。
魚翅被推崇與中國的養生文化有關，它被當成了上等的滋補品。中醫認為魚翅能“益氣、補虛、開胃”，現代美食家則說“魚翅有極為豐富的營養”，“富含膠原蛋白，有預防骨骼老化、防癌抗癌、滋養肌膚、延年益壽等功效”。其實，從營養學的角度看，魚翅並不具有特殊的營養價值。魚翅的主要成分是膠原蛋白，這是一種蛋白質。蛋白質即使有某種神奇的功效，吃它也不能讓它直接進入人體發揮作用，而是會在胃腸中被消化成胺基酸，再被人體吸收。所以，不管吃的是什麼蛋白質，都是消化成了組成蛋白質的胺基酸。組成蛋白質的胺基酸共有20種。有的蛋白質（例如雞蛋、牛奶、肉類的蛋白質）含有全部20種胺基酸，叫做完全蛋白質，營養價值較高；而有的蛋白質（例如植物蛋白）則是不完全蛋白質，缺某種胺基酸，營養價值較差。膠原蛋白缺少色氨酸和半胱氨酸，是不完全蛋白質，因此魚翅的營養價值並不高，還比不上含有完全蛋白質的魚肉。
近年來從國外又傳進來了一種說法，說是鯊魚不會得癌症，這是由於鯊魚的軟骨中含有特殊的“鯊魚軟骨素”能夠防癌抗癌。市場上出現了用鯊魚軟骨製造的保健品，而同樣屬於鯊魚軟骨的魚翅也跟著沾光，成為一些人吃魚翅的藉口。
其實，鯊魚不會得癌症純屬誤傳。2000年，美國約翰·霍普金斯大學和喬治·華盛頓大學醫學中心的科學家指出，他們從文獻中找到40多例鯊魚及其近親得癌症、腫瘤的報告，其中3例還是軟骨瘤。臨床試驗表明，口服鯊魚軟骨提取物對治療癌症是無效的。
因此，不論是從營養的角度還是從保健的角度，吃魚翅都沒有益處，相反，吃魚翅反而對健康有害。魚翅中水銀和其他重金屬的含量都比其他魚類高很多。這是因為工業廢水不斷地排入海洋，使得海水中重金屬含量較高，這些重金屬進入海洋生物體內，而鯊魚處於海洋食物鏈的頂端，吞食了其他魚類後，食物中的重金屬也隨之進入鯊魚體內積累下來，因此鯊魚體內的重金屬的含量會越來越高。烹飪並不能去除水銀或其他重金屬的毒性。吃了魚翅後，水銀和其他重金屬進入人體，難以被排出體外，而是在體內積蓄下來，能損害中樞神經系統、腎臟、生殖系統等，導致頭昏、頭痛、肌肉震顫、口腔潰瘍、腎臟損害、性功能減退、流產等。
吃魚翅和吃燕窩、熊掌，以及把虎骨、犀角、熊膽等當成珍貴藥材類似，都是中國傳統養生、進補文化的一部分，但是也都沒有科學依據。例如，燕窩是金絲燕的唾液，其成分包括蛋白質、碳水化合物、礦物質等，並不神奇。
因此，對於傳統文化中有害無益的迷信部分，我們沒有必要繼承，更不應該發揚。

特色

可能是由於在電視、電影、畫冊上已司空見慣，很少有人意識到，大象是最獨特的動物之一。獨特到什麼程度呢？動物學家把多達5400種的哺乳動物根據其親緣關係的遠近很吝嗇地劃分為29個目，而大象就占了一個目——長鼻目。長鼻目僅僅含有三個現存物種，即亞洲象、非洲叢林象和非洲森林象，再也沒有別的現存物種能與大象劃入同一個目。而我們人類所屬的靈長目含有350個物種，我們的近親可比大象多多了。
大象的獨特首先表現在它的龐大。它是現存最大的陸地動物，能長到高達4米，重達7噸，是排在第二位的犀牛的兩倍。它的形狀也很獨特，最引人注目的當然是那長長的鼻子，以及巨大的耳朵。大象還有一個特徵比較少有人注意到，那就是身上的毛髮極其稀疏。身披毛髮是哺乳動物的特徵之一，99％以上的陸地哺乳動物都有皮毛，大象是罕見的例外。
有一個科學愛好者注意到了這一點。我收到他寫的題為《大象的體毛為何非常稀疏》的小論文，大意是說始祖象的體型變大進化成大象後，身上毛囊的密度自然會大大降低，大象的體毛當然會變得稀疏了。這個解釋是經不起推敲的。體型大並不意味著毛髮就變稀疏。實際上，已在1萬年前滅絕的猛獁象就長著濃密的長毛。如果有必要，現存的大象也可以身披毛髮。
猛獁象生活在寒帶，需要毛髮禦寒，而現存大象都生活在熱帶，沒有這個必要。所以大象不長毛的一個因素，是氣候。但是，和大象生活在同一個地方的許多哺乳動物，例如斑馬、長頸鹿、獅子，都有毛髮，為什麼大象的體毛卻嚴重退化呢？
哺乳動物是恆溫動物，必須把體溫維持在一個特定的溫度才能保證正常的生理活動，比如大象的體溫必須維持在大約36攝氏度，過高或過低都有生命危險。體熱是在細胞代謝過程中產生的，它們的總量差不多是固定的，但是環境的溫度則是不斷在變化的。如果氣溫低於體溫，那么就要防止體熱散失，這是毛髮的主要功能。而如果氣溫高於體溫，則要想辦法儘量把體熱散掉。
大象生活在地球最炎熱的地帶，如何散熱要比如何保溫更重要。既然體熱來源於細胞代謝過程，那么細胞越多，產生的熱量就越多，也就是說，身體體積越大，產熱越多。體熱的散發主要是通過皮膚進行的，身體表面積越大，散熱越快。但是，動物體型變大時，體積和身體表面積卻不是按相同的比例增長的：體積按立方增大，而表面積按平方增大，體積的倍數增長要比表面積快得多。假如你吹一個氣球，讓其半徑增大1倍，這時候氣球的體積是原來的8倍，而表面積僅僅是原來的4倍。
由於體積和表面積不成比例的增長，考慮到大象體型的龐大，散熱就成了一個極其嚴重的問題。大象的體積大約是獅子的30倍，即產生的體熱大約是獅子的30倍，但是大象皮膚總面積大約只是獅子的10倍，還有20倍的熱量需要設法散掉。因此大象不能像獅子那樣保留妨礙散熱的體毛。與此類似，體型排第二的犀牛、排第三的河馬，也是沒有體毛的。
大象的體積大約是犀牛的2倍，但是表面積僅僅是犀牛的大約1.5倍。把體毛去掉對犀牛是夠了，對大象還不夠，還必須有其他的辦法來幫助散熱。什麼辦法呢？長一對巨大的耳朵。大象的耳朵不僅大，而且薄，裡面充滿了血管，血流經這裡，很容易就把熱量散發了。特別是扇動起來，更容易把耳朵里的血的溫度快速將下來，能讓血溫降低5攝氏度，冷卻的血在體內循環，幫助把全身的溫度降下來。
現存的三種大象，亞洲象體型最小，生活的地區比較靠北方，又是生活在森林中，氣溫較低；非洲叢林象體型最大，生活在陽光暴曬的熱帶大草原，氣溫最高；非洲森林象的體型和所在的環境氣溫都介於二者之間。這三種象的耳朵，以非洲叢林象最大，非洲森林象其次，亞洲象最小，剛好與大象耳朵的主要功能是散熱的說法相符。
猛獁象的體型要比現存大象大，但是由於生活在冰天雪地的寒帶，它面臨的主要問題是如何保溫，因此不僅要身披長毛，而且耳朵也沒有必要很大。的確，猛獁象和現存大象相比，什麼都大，就是耳朵很小。已知最大的猛獁象耳朵只有0.3米長，而非洲叢林象的耳朵可以長達1.8米。由此可見大象的大耳朵是做為散熱器進化出來的，它的其他功能（例如雄象在爭奪配偶時會張大耳朵進行示威）則是副產物。
生活在寒冷地區的動物的體型一般要比生活在溫暖地區的同類動物大，這叫柏格曼法則。但是，寒冷地區的動物的耳朵等突出物則一般比較小，這叫阿倫法則。這兩個法則其實都是對表面現象的概括，為了保溫或散熱才是真正的因素。
別看大象長得奇怪，其實蘊含著一點也不奇怪的簡單的科學道理。

看點

為什麼嬰兒逗人喜愛
為什麼嬰兒的樣子大家見了都覺得可愛？為什麼有的嬰兒要比別的嬰兒更令人憐愛？1940年代，奧地利動物學家、1973年諾貝爾獎獲得者洛倫茲（KonradLorenz）通過實驗，歸納出了構成嬰兒的可愛性的特徵。這些特徵包括：大圓頭；大而突出的額頭（奔兒頭）；位置在頭部的中線之下的大眼睛；短小、胖乎乎的四肢和手腳；圓胖的體形；柔軟、有彈性的皮膚；肥嘟嘟的兩頰；動作笨拙。此外，大瞳仁、小鼻子、細眉毛、酒窩等身體特徵和天真、好奇、調皮等性格也被認為很可愛。

那些強烈地體現出這些特徵的嬰兒會被認為特別漂亮可愛、脆弱無助，會讓大人不由自主地萌生憐愛之心，情不自禁地表現出關愛之舉，例如低頭察看、撫摸、輕拍、尖著嗓子叫小名暱稱等等。面對這樣的嬰兒，大人會消除戒心，感到親密、溫暖，很容易形成感情紐帶。這些反應是與生俱來的，不管是在哪種文化環境中長大的人都普遍具有。
嬰兒並非是為了吸引大人而進化出這些可愛的特徵的。這些特徵大多是嬰兒在發育過程中自然而然形成的。例如，為了擁有人類那顆巨大的大腦，嬰兒在出生後大腦還要持續快速地發育，這就使得嬰兒有相對較大、較圓的腦袋。嬰兒眼睛的位置較低，隨著兩頰和下巴一帶的骨頭的發育，眼睛位置才逐漸往上移。嬰兒鼻子裡的軟骨組織還未發育好，所以鼻子顯得小而扁平。嬰兒胖乎乎的肢體和柔軟的皮膚，是在為身體的生長留下餘地。嬰兒的動作顯得笨拙，是因為要讓肌肉群的運動達到協調，需要經過數年的練習。
嬰兒的可愛特徵不是“有目的”地進化出來的，但是這些特徵能在大人心中激發可愛的感覺，則是進化而來的，原因很簡單：如果大人覺得他們的嬰兒的這些特徵很可愛，就會更願意去保護、照顧他們，嬰兒就能更好地生存下來，基因也能得到更好的傳播。那些不覺得這些特徵可愛的人的基因將難以遺傳下來，而被淘汰掉。

成人的這種感情超越了血緣。我們不僅覺得自己的嬰兒可愛，也會覺得別人家的嬰兒可愛。因此，領養嬰兒在人類社會特別盛行，而殺戮嬰兒則被視為最無人性的殘忍行徑之一。
這種感情也超越了物種界限。人類屬於哺乳動物，哺乳動物有相近的發育過程，它們的幼仔或多或少都有一些和人類嬰兒相近的特徵。因此幾乎所有的哺乳動物的幼仔都讓人覺得很可愛。隨著幼獸的逐漸長大，其可愛程度也逐漸降低。某些動物即使在成年後仍然具有人類嬰兒的某些特徵，它們就成了最受歡迎的可愛動物，例如大熊貓、樹袋熊。
當然，這些動物並不是為了討好人類而進化出那些可愛的特徵，而是由於其他原因。大熊貓以竹子為食，為了能咀嚼竹子，需要有高度發達的嘴巴肌肉和臼齒，因此有了大而圓的腦袋。大熊貓的黑眼眶讓它的眼睛顯得很大，這和它的四肢黑色皮毛一樣，可能是起到偽裝作用，讓大熊貓在竹林里進食時，能與斑駁的竹林背景融為一體，不容易被發現。這些另有來歷的特徵，碰巧符合了人類對可愛的標準。這些可愛的野生動物是進化的偶然產物，但是人類也有意識地按可愛的標準培育出類似波斯貓、哈巴狗的寵物。
這種感情甚至也超越了生物與死物的界限。即使是死的東西，只要具有嬰兒的某些特徵，也會讓人覺得可愛。甚至簡單到把一大一小兩塊圓石頭疊在一起，或者一個微笑符號:-)，都會讓人覺得可愛。藝術家和商人在設計卡通形象、玩具和吉祥物時，充分地利用了這個人性的弱點。最著名的卡通形象米老鼠和最流行的布玩具泰迪熊，都經歷了一個從真實性逐漸向可愛性轉化的過程。當米老鼠於1928年首次在銀幕上出現的時候，它還很像老鼠，此後迪斯尼經過多年的摸索，逐步讓它“嬰兒化”：頭、腦門、眼睛變大，耳朵位置靠後，四肢變粗……變得越來越可愛，但也越來越不像老鼠。泰迪熊在20世紀初上市時，身體部位的比例很接近一頭真實的小熊。此後逐漸向嬰兒特徵靠攏：眼睛變大、前額變高、口鼻變短。只不過泰迪熊的演變並非某個人的創作，而是市場競爭的結果，那些更像嬰兒的泰迪熊銷路會更好，市場占的份額會更大，就像是一種自然選擇。
由於人們對可愛的感覺只是由某些特徵的刺激引起的，巧妙設計、誇大這些特徵的藝術作品、工藝品就會讓人覺得異常可愛，甚至顯得比真人還可愛。當然，如果過分地誇張，就會讓人覺得怪異而不是可愛了。在洛倫茲看來，美國女藝術家羅絲•歐尼爾（RoseO'Neil）在1909年創造出來的邱比娃娃（Kewpiedoll）就代表著可愛的極限。真實的嬰兒是很難長得那么誇張的。因此，當人們見到一個長得特別可愛的嬰兒時，就會覺得他或她漂亮得不像是真的，用我的閩南老家的話來說，叫做“水啊像畫公仔（漂亮得就像玩偶）”。
熊貓的迷離身世
卡通片中的動物擬人形象有時誇張得太厲害，會讓人搞不清楚其原型究竟是什麼動物。例如《功夫熊貓》中的鵝爸爸，就被許多人當成鴨爸爸，而師傅則被普遍當成是浣熊。但浣熊原產美洲，似乎不應該出現在古代中國，於是有想像力異常豐富的人從中發現了一個好萊塢的陰謀：中國的功夫是從美國學的！不過，師傅的造型雖然看上去很像浣熊，但其原型乃是小熊貓，由於大熊貓太出名了，讓許多人忘了中國還有這么一個其可愛程度並不亞於國寶的小動物。
人們現在一提起熊貓，一般指的都是大熊貓。大熊貓在其產地原來的名字叫花熊、竹熊，的確，大熊貓的體型看上去很像熊，而不像貓，只是臉部有點像貓，有人認為大貓熊才是準確的叫法，雖然很少有人那么叫了，《辭海》直到上一版仍以“大貓熊”為正名，到1999年版才改成“大熊貓”。有人認為這個叫法是以訛傳訛。有一個流傳很廣的故事說，熊貓本來叫貓熊，上個世紀40年代四川展出大熊貓時，標註的名稱就是“貓熊”，按科技界的習慣從左往右寫，但當時人們的習慣是從右往左讀，於是被讀成了“熊貓”，這個錯誤的名字從此傳開了。
這則軼事雖然很有趣，但肯定是編造的。實際上，1915年出版的《中華大字典》、1938年出版的舊《辭海》，都已經收了“熊貓”的詞條，足以證明“熊貓”一詞才是正主。只不過，《中華大字典》指的是小熊貓，舊《辭海》指的是大熊貓。“熊貓”一詞很可能一開始指的是小熊貓，小熊貓的大小、形態也的確像貓。以後因為大熊貓被認為是小熊貓的近親，於是也跟著被叫成熊貓了。
英文中也存在類似的情況。英文的panda最初指的是小熊貓，這個叫法可能源自尼泊爾語。英文也把小熊貓叫做“bearcat”，這顯然是中文“熊貓”叫法的由來。而西方人在1869年首次見到大熊貓時，把它叫做“雜色熊”，歸為熊科。到了20世紀初，動物學家發現大熊貓和小熊貓有一些相似之處：它們有相同的棲息地，都是少有的以竹子為主食的哺乳動物，而且前肢都有6個趾頭，多出來的“假拇指”其實是一節腕骨延長變成的，用以握住竹子。因此二者被認為是近親，大熊貓也跟著改名panda，並加上“大”、“小”以示區別。
小熊貓長得很像浣熊，早在1825年就已被法國著名動物學家居維葉歸入浣熊科。既然大熊貓被認為和小熊貓是近親，它也就被一起歸入浣熊科，被當成是一種大浣熊。但是二者的相似性是很表面的。它們雖然都以竹子為主食，但是食用的竹子部位並不一樣，小熊貓主要吃嫩葉，而大熊貓則竿、葉通吃。它們雖然都有6個趾頭，但是“假拇指”的構造並不一樣。因此也有動物學家認為大熊貓既不是熊也不是浣熊，應該單獨給它設一個大熊貓科。
大熊貓究竟是熊、浣熊還是都不是？幾十年來動物學家們為此爭論不休，各有各的道理。但是，雖然動物學家對大熊貓做了極為細緻的解剖研究，其細緻程度在食肉目哺乳動物中僅次於貓和狗，但是仍然無法確定大熊貓的歸屬。對動物的分類傳統上依據的是形態解剖、習性等特徵的比較，這是定性的研究，帶有很大程度的主觀傾向，一旦碰到比較獨特、沒有明顯近親的物種，就不容易達成一致的意見。有沒有可能對此進行客觀、定量的研究呢？有的，這需要用到分子生物學方法，在分子層面上比較不同物種的蛋白質或基因的序列。
當兩個物種從同一祖先分離、走向不同的進化道路之後，由於隨機的基因突變，它們的基因將會產生差異，隨著時間的推移，差異會越來越大。這樣，通過比較兩個物種的基因的差異程度，就有可能確定它們的親緣關係。自1985年起，動物學家開始用分子生物學方法研究大熊貓的分類，許多項研究的結果都相當一致：大熊貓是一種熊，現存動物中，與大熊貓親緣關係最近的是南美洲的眼鏡熊。到上個世紀90年代，根據分子研究的結果，大熊貓一般都被歸為熊科。1999年版《辭海》仍把大熊貓歸為熊貓科，可謂沒有與時俱進，也許明年出新版時會改過來。
麻煩的倒是小熊貓。從分子數據看，它顯然不是大熊貓的近親，但是要確定它的近親是誰卻不容易。最近的一項分子研究表明，這可能是個無解的三體問題：一、小熊貓，二、臭鼬，三、浣熊加上除了臭鼬之外的鼬，這三者彼此之間的親緣關係距離相當，很難說哪兩個的親緣關係更近一些。因此比較合適的做法是讓小熊貓自成一科。
《功夫熊貓》中令人覺得奇怪的一點是為什麼熊貓阿寶會有一個鵝爸爸。當鵝爸爸神秘兮兮地要告訴阿寶一個天大秘密時，許多觀眾還以為他是要告訴其身世。據說續集將會揭開阿寶的身世之謎。沒有藝術加工，真實熊貓的身世不也是非常迷離、很有意思的嗎？