大家都走“莱维步”

来源 :大科技·科学之谜 | 被引量 : 0次 | 上传用户:oyyc4011
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  人如何找钥匙?
  初到某地,需要购置生活必需品,于是来到一个偌大的超市,边游逛边寻觅着自己要买的东西。这时,如果用精确的GPS定位设备全程跟踪你的行踪,把你的行走路线画出来,会发现那是很多线段组成的折线图,线段的端点,即折线的转折点,是你停下不动,仔细看商品的位置。这幅折线图很有意思,往往是一堆堆长度较小的线段组成一个个折线堆,折线堆之间还有很长的大线段连接。这幅折线图表明了什么?表明了你在超市里的表现是:在某处转悠来转悠去,突然好像发现新大陆,向另一处走去,在那个地方又转悠来转悠去,然后再换个地方转悠……最后直到买到满意的商品,结束购物。
  通过观察发现,人在某个区域没有线索地寻觅某种东西的时候,通常不自觉地都走出这样的步子:一堆堆小线段夹杂着几个大线段。例如,钥匙丢了,人在房间里寻找,就是在某处仔细寻找,之后换个地方又仔细寻找。这种步子被科学家叫做“莱维步”(根据法国数学家保罗·皮埃尔·莱维来命名)。
  动物如何觅食?
  有意思的是,科学家曾用水下摄像头跟踪海洋中的鲨鱼、金枪鱼、鳕鱼、海龟、企鹅等动物的觅食行踪,发现它们竟然都是采用这种莱维步来觅食的。这些动物虽然各有各的觅食武器,例如有的可以根据气味或回声波来探查食物,但它们这些探查武器只能在一定的范围内起作用,而在广袤的海洋中,被捕食的小动物们都是小心翼翼地躲藏在难以被发现的小角落里,因此捕食者们只能选择可能有食物的地方精密探查,之后再换个自己认为可能有食物的地点,继续精密探查……
  当然,在观察了很多种动物之后,动物们的觅食也有例外,例如刚出生的小鲨鱼就是漫无目的地这里撞一头,那里撞一头,走出的路线是随机的线段,没有什么规律可循,但大多数捕食者一般都是采用这种莱维步来觅食。除了海洋里的动物,陆地上的捕食者,例如老虎、豹子等在广袤的田野或茂密的森林中觅食的时候,也是采用这种莱维步。
  小细胞也懂莱维步
  莱维步可真是动物们觅食的黄金步啊! 而今,美国宾夕法尼亚大学的科学家又告诉我们,就连单个细胞的觅食竟然也是采用这种莱维步!科学家用能进行三维立体观察的强大显微镜来观察,发现感染了病菌的小鼠,其体内的T细胞(一种免疫细胞)的行为就是这样一种行为。
  人们向来认为,免疫细胞在面对侵入体内的病菌时,应该是直接跑上去,一口吃掉。然而观察发现,小鼠的T细胞在“捍卫家园”的时候,竟然是左晃荡右晃荡,时不时地才长驱直入,究其原因,原来侵入体内的病菌也会巧妙地隐藏自己,避免被免疫细胞捕食,而免疫细胞则需要费力去寻找这些病菌,于是就出现了类似动物觅食的那种莱维步。T细胞也知道莱维步是觅食的黄金步!
  当然这是平时或刚有病菌入侵时免疫细胞的表现。当病菌大规模入侵时,免疫细胞就是直接冲上去了,因为那时,它不需要寻找病菌了。
  再进一步地观察发现,单细胞的浮游生物也是用这种方式觅食的呢!因为微生物们喜欢的营养液滴或营养颗粒并不丰盛,也是需要寻找的。
  至此,我们可以说,莱维步确实是生物觅食的黄金步!
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