從蝗蟲研究探索人類飲食的祕密__《食慾科學的祕密，蛋白質知道》

一九九一年，我們坐在史蒂夫位於英國牛津大學自然史博物館的辦公室中，看著電腦螢幕。一八六○年，湯瑪士．亨利．赫胥黎（Thomas Henry Huxley）和牛津主教山繆．魏柏佛斯（Samuel Wilberforce）就達爾文的演化學說在這所博物館中展開了「大辯論」。在那次歷史性的交鋒中，兩人你來我往之際，最著名的事件就是魏柏佛斯問有「達爾文鬥犬」名號的赫胥黎，祖父母中哪一個是猴子的後代。傳說赫胥黎回答他不介意猴子是自己的祖先，但是如果把天賦用於蒙蔽真實的人和他有親緣關係，才是讓他感到丟臉的事情。

我們那時剛完成我們進行過的最大規模飲食實驗，用到了蝗蟲。那是一種特殊的蚱蜢，後面會解釋為何那是一種適合我們研究的理想動物。

當時我們不知道的是，在那天工作結束之前，對於營養研究的新研究方向其實早已默默展開了，而且這個方向和達爾文的理論有密切的關聯。

我們想要回答兩個問題。第一個問題是：動物是否基於對自己的健康最有益的理由而決定吃哪些食物？第二個問題是：如果因為某些原因吃不到原本要吃的，改吃其他食物時，會有什麼影響？

你可以了解，答案很重要。

我們精心準備了二十五種食物，其中蛋白質與碳水化合物的比例各有不同，蝗蟲之類的植食性昆蟲需要這兩種營養成分。那些食物中有高蛋白／低碳水的（例如肉類），也有低蛋白／高碳水的（例如米），當然也還有其他比例介於兩者之間的。

除了組成成分變化很大之外，這些食物看起來很類似，都呈乾燥的顆粒狀，有點像是還沒有加水的預拌蛋糕粉。蝗蟲似乎很喜歡這樣的食物。

我們拿這些食物去餵蝗蟲，每種食物都是牠們要吃多少就給多少，但是只能吃一種，直到蛻變為成蟲為止。依照食物不同，快的只需要九天，慢的話得花三星期才蛻變。實際進行這個實驗可不容易，要辛苦的準備二十五種食物，每種要足夠給兩百隻蝗蟲吃，然後還要一絲不苟的記錄每隻蝗蟲每天吃了多少食物。

在進行這個實驗期間，我們把無盡的時間花在動物學系潮濕擁擠的房間中，室溫調高到攝氏三十二度。蝗蟲來自沙漠，那是最適合牠們生長的溫度，但這也考驗了人與人之間的友誼。音樂解救了我們，約翰．凱爾（John Cale）和臉部特寫（Talking Heads）的歌讓我們保持神智正常。每隻蝗蟲都住在專屬的小塑膠盒中，裡面有可供棲息的金屬桿、一個裝有食物的小碟子，食物計量的精確度將近十分之一毫克，還有一碟水。

我們每天都得把蝗蟲的食物盒子拿出來，如同認真的下水道工人，把混在盒子食物中的蝗蟲糞便全都挑出來，測量蝗蟲吃下與消化的食物份量，並且分析糞便成分。每碟食物都要放到乾燥器中，盡可能去除所有水分，在電子秤上重新秤重，精確度為毫克的百分之一。藉由測量食物在餵食前後的重量差異，我們能夠計算出蝗蟲當天的食量，推算出攝取的蛋白質與碳水化合物量。

日復一日，我們這樣照顧兩百隻蝗蟲，直到牠們蛻變長出了翅膀，或是早夭。我們記錄養到蛻變所需的時間，測量蝗蟲的重量，分析牠們長了多少肥肉和肌肉。

到最後，我們並肩坐在史蒂夫的電腦前面，準備看實驗結果。為了要能了解那些結果，就得先清楚蝗蟲在自然狀況下所過的日子。畢竟那些蝗蟲並不是在牛津大學某地下實驗室中演化的。在這本書中會持續提及到：除非能夠了解物種演化的生物背景，否則關於營養的知識都是沒有意義的，我們養的蝗蟲也不例外。

來想像在非洲北部有兩隻蝗蟲若蟲（*蝗蟲屬於漸近變態，幼期稱為若蟲，學術專有名詞為蝗蝻。）吧。

其中一隻是獨居型（solitary），居住的區域已好幾個月沒有下雨了，同區域中，其他同類蝗蟲稀少，住得也很遠。這隻蝗蟲有漂亮的綠色身體，讓自己可以融入植被景觀之中。她獨自生活，因為自己膽小，其他蝗蟲也排拒她。這是有原因的：一隻蝗蟲可以躲得很好，一群蝗蟲就顯眼了，會吸引飢餓的鳥類、蜥蜴，以及主動狩獵的蜘蛛。

在另一個地方有另一隻蝗蟲，是在群體中長大的。那裡不久之前才下過雨，她和其他蝗蟲一起大嚼茂密的植物。她喜好社交，有色彩斑斕的外表，性格活潑，受到群體歡迎。這些蝗蟲集結成大軍，最後成為有翅膀的成蟲，集體飛過非洲與亞洲大片的土地。在非洲地區發生的蝗災可能是由數千億隻蝗蟲造成，牠們一天所吃下的食物重量相當於全部紐約人一星期所吃的食物。他們移動到作物生產地區時會造成嚴重的災害（是蝗蟲造成災害，不是紐約人）。

這兩隻蝗蟲並非不同的物種（從敘述開始就是這個意思），甚至可能來自同一個母親。這種蝗蟲有可能成為膽小的綠色類型，或是群居型（gregarious）的外向類型，取決於她們生長時是單獨的或是處在群體中。這種類型轉變的過程發生得很快。如果你把單獨生活的綠色個體放到群體中，一個小時內，就會吸引其他蝗蟲，而不是受到排斥，幾個小時後牠就融入了移動大軍之中，不久身體就會從綠色變為斑斕多色。

這種變化稱為「由密度造成的行為變化」（density dependent behavioral phase change），史蒂夫的團隊花了許多年研究這個現象。

我們最先提出的問題之一是：在群體中生活時，是什麼東西引發了變化？其他的蝗蟲帶來了什麼刺激、造成了變化？是視覺刺激，還是嗅覺或聽覺刺激？

後來我們發現，觸覺才是重要的。當適合作為食物的植物有限時，獨居型的蝗蟲就算不願意，也被迫要和其他同類靠在一起找食物。擠在一起的蝗蟲彼此觸碰，這種身體接觸讓牠們由彼此排斥轉為吸引。

當夠多的群居型蝗蟲聚集在一起，突然間就好像是一心同體，整群變得團結一致，開始移動。

我們發現「開始移動」這個集體決定來自於一個地區中蝗蟲間彼此的互動。換句話說，蝗蟲中沒有領袖也沒有階級控制。移動之所以會出現，來自於那些蝗蟲全都遵守一個簡單的原則：「跟著旁邊的蝗蟲一起移動。」當蝗蟲的密度升到某個臨界點，只要再多一兩隻蝗蟲，就會突然出現團結一致的集體移動，恐怖的蝗蟲大軍開始進擊。

當然，我們那時還不知道蝗蟲為什麼要遵守「跟著旁邊的蝗蟲一起移動」這個簡單的原則。我們猜想營養成分可能有關，因為營養幾乎和任何事情都有關。答案來自於我們所研究的另一個類似於蝗蟲的動物摩門螽斯（Mormon cricket），結果發現牠們背後的動機其實更為恐怖。

（本文節錄自《食慾科學的祕密，蛋白質知道》）

書名：食慾科學的祕密，蛋白質知道：從動物攝食偏好破解人類飲食的密碼，一場橫跨三十年的營養實驗

出版社：麥田出版

出版時間：2022年03月10日

作者簡介：

大衛‧盧本海默David Raubenheimer
大衛‧盧本海默博士現於雪梨大學生命與環境科學學院（School of Life and Environmental Sciences）擔任營養生態學系的李歐納‧普曼首席教授（Leonard P. Ullman Chair），並身兼查爾斯‧珀金斯中心（Charles Perkins Centre）營養部門負責人。他曾與史蒂芬‧辛普森博士合著：The Nature of Nutrition: A Unifying Framework from Animal Adaptation to Human Obesity。

史蒂芬‧辛普森Stephen J. Simpson
史蒂芬‧辛普森博士是雪梨大學查爾斯‧珀金斯中心學術主任、生命與環境科學學院教授，以及澳大利亞肥胖症學會執行董事。二○○七年，史蒂芬當選為澳大利亞科學院院士；二○○八年，他獲頒澳洲科學界最高榮譽的尤里卡科學獎（Eureka Prize）；二○○九年，他被選為新南威爾斯州年度科學家；二○一○年，他被英國皇家昆蟲學會（Royal Entomological Society）授予威格爾斯沃思（Wigglesworth）獎章，並獲榮譽院士的殊榮。他常在英國的《國家地理頻道》、《動物星球》和《歷史頻道》擔任來賓，亦曾參與美國廣播公司電視台的四部曲紀錄片《南島大地》（Great Southern Land）製作，擔任共同作者與旁白，該片於二○一二年獲得評論界和觀眾一致好評。二○一三年，史蒂芬被倫敦皇家學會（Royal Society of London）選為「世界上最重要的昆蟲學家和營養生物學家」之一，並於二○一五年獲頒澳大利亞勳章，以表彰他在生物學與生物醫學領域的傑出貢獻。