Order and chaos
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2010年，我坐在诺丁汉大学萨顿博宁顿校区校园的长椅上。独自一人，安静地观察着。这是学期第一天。面容清秀的本科生紧张地走来走去，三三两两地聚集在一起，匆匆忙忙地奔波着，在这个陌生的新世界里寻找自己的位置。

乍一看，他们的行动似乎是随机的，混乱的。然而，几十年来踩在他们脚下磨损的小路表明，他们是更大、更古老故事的一部分。一个我可以坐在这里，静静地，足够长的时间来观察正在发展的模式的故事，就像蚂蚁进出它们的巢穴一样。尽管看起来很随机，但这些人是有目的性地行动的。

几乎从我记事起，我就是这样适应任何新环境的。这是我小时候养成的习惯，那时我们每三年左右就要因为我父亲的工作而搬家到不同的国家，而且经常是临时通知。一次可能是去博茨瓦纳，下一次可能是去尼日利亚。我们的整个参照系可能会在一夜之间发生变化，从语言到教育到朋友圈。

但我学会了拥抱变化，通过观察、倾听和吸收所有的一切，将所有潜在的混乱转化为我自己的秩序。2010年坐在诺丁汉大学的长椅上，我很高兴拥有这些技能，这种从混乱中提取秩序的能力。

摆在我面前的岁月，首先是我的本科学习，然后是硕士和博士学位，将会比我现在所能想象的更加艰难和复杂。但在这一刻的宁静中，感觉一切都在融合在一起。我是鲁滕多·沙克尔顿。我是塞巴斯蒂安·埃切维里。这是BBC地球播客。♪

这里是来自Int Mobile的瑞安·雷诺兹。由于通货膨胀导致几乎所有东西的价格都在上涨，我们决定降低我们的价格。

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我们将听到科学家们试图对整个英国所有植物、动物和真菌的DNA进行分类的故事。在专家对鸟群的讲解中，事情会变得拥挤起来，我们将发现自己置身于迁徙的角马群中。我认为，用你描述的方式观察世界需要一种科学的头脑：坐下来，理解你所看到的东西。这样做，你就能解锁一整套新的技能。

你正在轻松地适应陌生的世界，听起来你经历了很多这样的事情。是的，这总是很奇怪，你知道，当你从一个国家搬到另一个国家时，尤其是在如此突然的情况下，

你会感到混乱。这几乎就像你身处河流的急流中。听起来你已经学会了真正地拥抱这种混乱。是的，更准确地说，是从混乱中找到秩序，对吧？所以你不再逆流而上，在河流急流中挣扎，而是……

学会顺其自然，这就是本集的真正主题，你知道，秩序与无序之间的张力，以及我们对这些事物的反应如何真正地改变它们。我认为关于自然界的一件非常有趣的事情是，

如果我们只是改变我们所观察事物的规模，我们对某件事的看法就会发生真正的转变。因此，在宏观层面，蜂群看起来像一台运转良好的、有序的机器。但是，如果你观察一只蜜蜂，或者说像白蚁或蚂蚁这样的其他社会性昆虫的行为，

如果你观察它们在个体层面甚至小组层面的行为，它们就像在四处乱窜寻找东西一样。它们有一个大致的想法，但并不是所有的事情都是平滑的线条和完美的计划。如果你放大到分子、单个原子甚至亚原子粒子的尺度，描述这些物体如何相互作用的规则和物理学

具有这种固有的混沌随机性。当然，如果你把视野放大，我们不会每秒都注意到这一点，但它确实存在。世界各地的科学家和研究人员花费了他们生命中数年时间试图弄清楚它是如何组合在一起的，试图观察他们在混沌中能注意到哪些模式。

然后，在英国牛津有一组研究人员将所有这些提升到了一个新的水平，这就是所谓的达尔文生命之树项目。

这是一个大型项目。你知道，他们的目标是对整个英国7万多种植物、动物和真菌的基因组进行测序。我觉得有些听众可能听说过基因测序这个词，但可能不太清楚它的含义。相信我，我经历过很多次这种情况。

你如何解释基因组测序的概念？笼统地说，基因组是一个生物体的完整DNA集合。测序是一个确定生物体DNA顺序的过程。当然，在此过程中还有许多额外的步骤和复杂之处，但我们将把这些留给专家。

仲春时节，正是参观和采样的好时机。我们周围是一片蓝铃花海。非常漂亮。

我是利亚姆·克劳利博士，我是牛津大学动物学系的一名博士后研究员，我们正在从事达尔文生命之树项目，我们试图对英国每一种动物、植物和真菌的完整基因组进行测序。这个数字超过7万种。音乐响起

今天我们只关注一种特定的物种。它被称为表面狂犬病菌，是一种食蚜蝇。它们喜欢梧桐树和山毛榉树斑驳的树叶，诸如此类。这个物种做了一件非常有趣的事情，雄性实际上会坐在树叶上嗡嗡作响。没有人真正知道它们为什么这样做。这可能是一种领地行为。

但这意味着有时你走进一片树林，尤其是在春天，你会听到这种背景嗡嗡声，多年来我一直不知道这是什么，然后我发现是这种食蚜蝇。好的，我刚听到这边有嗡嗡声。现在有一些雄性正在我们头顶盘旋，如果它们落在这些树叶上，我们可能会听到它们发出嗡嗡声。

所以我们的下一个工作是尝试捕捉一只，我有一个漂亮的风筝网，它有一个长柄，这将使我能够够到，如果我很快的话，我可以够到，是的，我在网底抓到了一只，我可以把它拿出来，把它放进一个罐子里，然后我们将把它带回实验室进行速冻以保存DNA。

我们这里有一个干冰浴，温度低于-80摄氏度，然后在里面有一个冷却区域，样品进入该区域并立即速冻。然后我们可以快速拍摄照片，并取出一条腿进行DNA条形码鉴定，然后其余的样品将放入这些罐子中的一个。每个罐子都有其独特的条形码，然后这些罐子将进入冰箱。

在下一步中，这些样本将被运送到桑格研究所进行测序。我是卡罗琳·霍华德，我是生命之树项目的资深科学经理。所以我领导核心实验室团队。在全国各地，我们有数百名采集者收集各种各样的生物，从蜜蜂到甲虫到海洋中的鱼类，他们将这些生物冷冻起来，然后将它们送到我们这里。

样本以这些漂亮的条形码试管的形式到达。我们可以从试管中取出样品，然后我们需要破坏它。对于较小的样本，我们将生物体（例如蚊子）放入装有特殊消化液的试管中，然后我们使用我们的强力捣碎机来搅拌蚊子并将其破坏。音乐响起

因此，在生物体的初始消化或裂解之后，样品将进入我们的顶点，这是一种自动DNA提取机。

DNA提取后，我们得到一个装有高质量、非常纯净DNA的试管。片段非常长。接下来我们需要做的是将DNA切成更小的片段，以便我们可以将这些较小的片段加载到测序仪上。我们使用Megarupter将DNA剪切成更小的片段，非常适合测序。欢迎来到Megarupter 3，开始剪切过程。

所以我们这里有一个DNA试管，其中包含特定生物体的整个基因组，被切成碎片。然后我们将它发送给我们的测序团队，之后我们的生物信息学团队将重建这个拼图，并创建一个完整的参考级基因组。我是马克·布莱克斯特，我是剑桥附近惠康桑格研究所生命之树项目的负责人。

我们正在对生活在这个大西洋群岛的所有生物以及生活在海洋中的物种进行测序。所以我们正在对所有东西进行测序。因此，当我们正常运行时，这可能在大约三到五年后以全速运行，我们希望每年能够完成大约5000个基因组的测序，也就是每周100个基因组，每天20个，也就是早上喝咖啡前4个。

有时这令人望而生畏，但当你退后一步，看看可能性以及拥有完整目录的喜悦时，这真的很令人兴奋。

为什么不在冲泡你的早咖啡时测序一些基因组呢？你很容易就能达到每年5000个基因组的目标，对吧？哦，是的，小菜一碟。从所有这些基因组中，我们可以学到很多东西。我们可以追踪自然界的遗传多样性，几乎用显微镜观察某个物种中所有个体的遗传多样性。好的。

我们对我们正在保护的物种的遗传学了解得越多，如果它们生病或需要某种兽医支持，我们就能对它们进行更有针对性的医疗干预。但它也反过来。我们可以利用我们从这些动物身上学到的知识来寻找新的治疗方法。

因为在每个物种内部，都有大量的不同的微型生物机器可以执行一些任务，这些任务有时被证明对治愈我们的疾病也很有帮助。但我确实有一些问题，特别是关于所涉及的物种数量，因为为了让我们回到本集的核心——秩序与混沌之间的平衡……

弄清楚是什么让一个物种与另一个物种不同可能非常棘手。当一个物种与另一个物种之间的界限有时有点混乱时，团队如何知道他们已经达到了7万个物种？我们是根据生物体是否可以相互繁殖、它们的身体外观或工作方式、它们在生态系统中的作用还是仅仅……

它们的DNA相似度百分比来划分吗？我想他们应该有一个预先存在的7万个物种的清单，已知物种，任何超出这个范围的物种都像是额外奖励或奖金。他们能确定吗？因为，哦，等等。如果有人回头看，就像，“哦，我们有69996个，但是……”

也许如果我们说，一个物种是DNA相似度为99.8%的东西，我们明天就能达到7万个，我们可以休息一天。这真的很棘手。有些定义比其他定义更有效。我们必须谦逊地意识到，是的，我们可以有更好的定义，我们可以制作更好的标签，我们可以有一个更好的系统，但总会有模糊不清的地方，没有人欠我们一个完美或简单的答案。

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塞巴斯蒂安，你有没有站着观察过鸟群？哦，是的。有一次我去纽约市看望我妻子的姐姐，她住在一套靠近中央公园的公寓里，公寓楼层很高，有很多鸽子会聚集在其他建筑物的屋顶上。每隔一段时间，它们都会一起飞起来，

在空中盘旋，它们像一个巨大的整体一样移动。我的意思是，它移动得如此流畅，几乎感觉像一个巨大的活物。这真是太不可思议了，不是吗？看到所有这些鸟，你知道，一起飞翔，几乎像一个整体一样移动。这确实令人印象深刻。♪

马里奥·佩森多弗是一位动物行为科学家，多年来他一直在密切关注鸟群。当动物聚集在一起时，就会发生有趣的事情。

许多进行鸟群活动的动物对猛禽或其他食肉动物来说都是美味的食物。当你聚集在一起时，你会得到几个好处。其中一个是错觉效应，这意味着你被选中成为猎物的几率变小了。大型群体带来的另一个效应是混乱效应。

当人类观察鸟群时，很难追踪空中的一只个体。捕食者也是如此。因此，它们很难选择它们实际上会试图攻击的目标。然后它们往往会错过。最后，你也可以隐藏一点。因此，大型群体的单纯空间组织会导致出现更大的个体。你知道，你不是一只老鼠，而是一只大象。这也可以阻止捕食者。

捕食被认为是鸟群的主要驱动力之一，但也存在其他功能。许多动物在晚上一起睡觉之前会进行鸟群活动或这类行为。集体运动的一个引人入胜的方面是，我们有一大群个体以协调的方式移动，通常没有明确的领导者。你知道，我们没有看到一只领头鸟朝一个方向飞，然后所有其他鸟都跟着飞。

因此，在椋鸟的情况下，我们认为没有一群椋鸟来决定我们应该做什么或群体应该做什么，然后所有其他椋鸟都跟着做。相反，是，你知道，一只特定的椋鸟受到刺激。例如，它正在接近食物来源，或者它感知到危险的游隼（一种强大的空中捕食者），因此以它自己会做出的方式做出反应。

它周围的鸟也这样做，这种行为在一侧的鸟群中就会导致行为波，这种行为波会传播到整个群体。这不仅仅涉及你周围的单个个体。例如，在椋鸟鸟群中，我们知道鸟类会根据它们视野内的约六到七个个体的行为来调整方向。

你知道，鸟群是我们感知到的椋鸟的一种独特形式，但群体行为和集体运动在动物王国中非常常见。人类实际上表现出某种程度上类似于鸟群的行为，这些行为是摇滚音乐会上的人群冲撞，人们互相碰撞，试图绕圈奔跑。

因为人群冲撞是一种几百个人集体运动的一种类型，它源于非常简单的个体行为规则，并导致运动模式，你知道，如果你从上面看人群冲撞，你几乎可以认出椋鸟鸟群。我个人观察到的最酷的集体运动行为之一是乌鸦、松鸦和渡鸦（鸦科鸟类）的成群结队。

维也纳的乌鸦，我居住的城市，会进行类似于鸟群的大规模飞行，它们在空中形成漏斗状，通常高达一到两公里，所以你会看到数千只鸟在城镇的某个区域上方形成漏斗状飞行。

当然，作为一个动物行为学的学生，我会试图找到这个漏斗的中心，然后带着我的双筒望远镜站在下面，敬畏地试图指向单个鸟类，这是不可能的。然而，在那里站了一会儿后，一个模式变得非常清晰。

这个漏斗似乎起着信号的作用，因为鸟类从城市各个方向加入漏斗。然而，离开的鸟群都直接飞向我们当地的墓地。在墓地里有一个非常大的栖息地，这些鸟在那里一起过夜。所以对我来说，这看起来像是一个信息中心，鸟类向所有打算在这个栖息地睡觉的乌鸦发出信号。

“嘿，这是我们的栖息地，这是你进入的方式。只需进入我们的漏斗，然后你就可以和鸟群一起飞到墓地。”观察这些鸟就像我被允许了解它们的一点点秘密一样。当你研究动物行为时，你经常会感到沮丧，因为你不能简单地走到一只乌鸦面前问它，“嘿，你在做什么？你为什么要这样做？”

因此，当我们只能观察到令人印象深刻的行为，例如这些鸟群或这些鸟类漏斗时，你知道，人们会开始思考和质疑，好吧，它们在做什么？也许我不知道。也许这只是一个古老的仪式，它们已经进行了许多世纪，原因与我假设的原因完全不同。

虽然我们可能会对许多这些事情进行非常详细的研究和分解，并使用更多的计算机程序和模拟，但有时我们可能永远无法得到答案。而这其中有一些美好的东西，那就是它们生命中的神秘感并不总是需要完全向我们揭示。我多么希望我能问所有这些动物……

嘿，打扰一下。你为什么要那样做？现在就告诉我。我完全知道你的意思。因为我小时候非常嫉妒杜利特尔医生。因为我开玩笑说，我会盯着我的狗看，等待它们看着我张开嘴说话的那一天。没错。我也……

我不知道其他任何保护主义者或行为学家是否也有这种感觉，但在我的博士研究期间，我担心有一天我正在研究的大象会开始说话，并告诉我我对它们行为的所有解释都是错误的。是的。

它们只是在戏弄你。它们只是觉得很有趣。好的，我们将密切关注这一点，或者留意任何大象的启示。当像马里奥这样的人能够至少解决一点点谜团时，这真是太酷了。

我很着迷于如此复杂、协调的行为是如何在每只鸟之间没有直接交流的情况下发生的。它们只是关注它们最近的邻居，而巨大鸟群的一侧的一个动作就可以席卷整个群体。鸟类并不是唯一以这种巨大编队移动的动物。

最早的是昆虫，蜉蝣和蝗虫已经做了数百万年，它们聚集在一起，成群结队地旅行，原因多种多样。其中之一是迁徙，寻找新的居住地。而今天我们可以看到的一个非常有趣的例子是角马，它们以巨大的兽群跨越数百英里的距离迁徙。

它们似乎是根据天气情况来做这件事的。近距离观察，这些巨大的兽群横扫整个景观，看起来非常混乱。但是，如果你观察这些模式，你会发现它们知道在哪里可以找到茂盛的草地，这些草地在暴风雨和暴雨过后不久就会生长出来。克里斯·沃森是一位野生动物录音师，他曾与大卫·爱登堡爵士等主持人一起参与制作了许多BBC的蓝筹自然历史系列节目。

多年来，我多次前往肯尼亚东非马赛马拉的短草平原。

我曾经目睹的最伟大的行为之一是角马的年度迁徙。这是一个伟大的生命循环，角马追随着新生的草地和食物供应，雨水将它们从肯尼亚带到坦桑尼亚，然后又返回，来回穿越马拉河。

如果你仔细观察角马群，它会充满你的视野。你听不到其他声音，因为动物们不断地发出隆隆的交流声和蹄声。马拉河对角马来说是一个巨大的障碍，它们成千上万地聚集在那里，因为穿越马拉河可能是它们生命中最危险的活动，因为它们是

尼罗鳄的猎物，尼罗鳄栖息在河里等待。获得近距离声音的唯一方法是将麦克风靠近。

所以多年来我一直花了很多时间来完善各种技术，有些技术比其他技术更成功，通过将麦克风固定在马拉河边的水边或一些克罗顿灌木丛（短小的植被，非常粗壮、坚固的植被）中。这是角马居住的地方。

通常不会冲过去，因为植被非常坚硬，像非常锋利的荆棘。我可能必须在几个地方这样做，然后将很长的电缆（100、200米）连接回我们的车辆。但当然，我必须埋好电缆，因为角马的蹄子或其他动物，例如地松鼠，经常会把它们挖出来。回放录音会让人非常满意，因为声音的力量会让我直接回到那个地方。

但我认为，最重要的是，最有力量的是它如何激发我们的记忆和想象力。

BBC地球播客由我，鲁滕多·沙克尔顿主持。还有我，塞巴斯蒂安·埃切维里。非常感谢我们所有的受访者，达尔文生命之树项目的利亚姆·克劳利、卡罗琳·霍华德和马克·布莱克斯特，马里奥·佩森多弗关于鸟群的采访，以及克里斯·沃森的采访和迁徙角马的录音。

制作人是杰夫·马什和瑞秋·伯恩。研究员是塞布·马斯特斯。播客主题音乐由阿克塞尔·库库蒂作曲，混音和额外的音效设计由佩雷格林·安德鲁斯完成。制作经理是凯瑟琳·斯特林格，制作协调员是杰玛·伍顿。副制作人是克里斯滕·凯恩，执行制作人是黛博拉·达奇森。BBC地球播客是BBC工作室为BBC地球制作的。

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