你没听过的它帮英国成为殖民帝国，还启发人类打通地铁隧道_风闻
把科学带回家-把科学带回家官方账号-专注于孩子的科普教育2019-10-21 15:28
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参考资料 Science等
编译 七君
大航海将世界联通了起来，是人类文明史的重要篇章。但是许多人并不认识大航海时代的一位重要角色。它不但拖延了欧洲帝国主义殖民扩张的速度，还扭转了世界局势，辅佐英国成为世界新一代的海上霸主。
它，就是船蛆。
特殊技能
如名所示，船蛆的特殊技能，就是吃木头，所以它可以被看作海洋里的白蚁。虽然长得有些不可描述，但实际上船蛆并不是蠕虫，而是属于蛀船蛤科（Teredinidae）的生物，和你在海鲜大排档吃到的蛤蜊、牡蛎、淡菜什么的海鲜才是亲戚，都属于双壳纲。
船蛆半透明的肉身非常湿滑，有时可以长到一米长。船蛆表面的外套膜组织会分泌一种类似于贝母的物质，制造出一根碳酸钙管道，包裹自己的柔嫩身体。
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船蛆和它的碳酸钙管道
@Nature Photographers Ltd/Alamy Stock Photo
船蛆的贝壳长在身体的一端，因为长着类似牙齿的凸起，摸起来毛毛糙糙的。不过，也是因为这排类似锉刀的东西，船蛆才能钻到木头里面，把木头削碎了吃。
消化木头听起来好像挺容易的，但实际上目前地球上只有少数生物能够直接分解纤维素和木质素。要知道，木头曾是地表最强物质之一，地位曾经一度相当于现在的塑料，因为没人能消化分解它们。（点我查看为什么）
哪怕是现在，除了少数真菌和细菌，还有和船蛆一样能够在海水中吃木头的蛀木水虱（gribbles）以外，没人能够消化树木的纤维素和木质素。所以能啃木头的白蚁还有河狸都和能消化木头的微生物共生。
河狸和能够消化木头的细菌共生
美国东北大学的生物学教授 Dan Distel 表示，消化木头是一件很复杂的事情，船蛆的鳃的细胞（bacteriocytes细胞）里养着共生细菌涂氏船蛆杆菌（Teredini bacterturnerae），这些细菌会产生分解木头的酶。另外，船蛆的盲囊（类似胃的器官）和肠道里也有少量消化木头的细菌。
当然，光能吃木头还不至于让船蛆被人类畏惧。船蛆的可怕之处在于，从外表几乎看不出被它们蛀的木头有什么问题。
船蛆的破坏力和它们的繁殖力和生活方式有关。船蛆一次性可以产下多达1亿个卵，孵出来的小船蛆是肉眼不可见的，它们的幼体是浮游动物。如果幸运的话小船蛆可以抓到木头，接着它们就会开始变态发育（metamorphosis）。
人察觉，而它们钻入木头后，就开始一个蛆自闭了。木头变成了它们的家，以及终身的牢笼。
想要知道浸在水里的木头有没有被船蛆感染，只能使出钛金眼视奸木头表面。被船蛆寄生的木头有时有细小的虹管伸出来。这些虹管成对，一根进水，一根出水，它们是船蛆的嘴巴和便便管，让船蛆可以吸收水里的浮游生物补充营养。当然，它们还是船蛆的呼吸、排泄和繁殖的通道。
看，有船蛆的木头上有这样测试5.0视力的白色的黏糊糊的湿答答的凸起。
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菲律宾红树林里的船蛆
@best ever food review show
德国赫尔霍兹海岸材料研究中心（Helmholtz Center for Material and Coastal Research）的生物学家 Luísa Borges 说：“挪威和瑞典的一些木头看起来很厚，表面却有一些小孔。打开来以后，才知道它们被蛀成什么样了。”
不过，海里是没有树木的，那么船蛆一开始吃的是什么呢？
船蛆的分布非常广，以至于很难查找它们的起源。不过，靠近海岸的红树林，可能就是船蛆最初的寄主。红树林是唯一一种能够生长在高盐分环境中的树木。船蛆可能就是用红树林当跳板，登上了人类的船舢，开启了让海上帝国们瑟瑟发抖的职业生涯。
生长在滨海的红树林
@wikipedia
打败无敌舰队的生物
船蛆是阻挡欧洲海外殖民的重要功臣，它们困扰着世界上所有要和海洋打交道的国家。生物分类学大佬林奈最初给船蛆的名字 Calmitas navium 里的navium 就是“船的”的意思。
早在古希腊时代就有对船蛆的记载。船蛆在木船里扎根，借助四处扬帆的木船周游各地的港口，腐蚀港口的木质建筑。Borges 指出：“从历史记录来看，船蛆吃掉了很多的船，这些船在漫长的航行过程中直接被吃空。“
1503年，发现新大陆的哥伦布第四次远洋的时候，两艘木船就因为被 Teredo navalis 这种常见船蛆咬成了蜂窝蛋糕而不得不被丢弃。和未知的新世界相比，哥伦布的水手们可能更害怕船蛆。
船蛆 Teredo navalis
@animal diversity web
1588年，船蛆也在世界史上发挥了重要角色。当时船蛆让西班牙无敌舰队的船板变成了筛子，变得更弱，让伊丽莎白一世治理下的英国的加农炮有机可乘。西班牙无敌舰队在苏格兰和爱尔兰绕了一圈后不能回到本土，也是因为船蛆。就在船蛆的助攻下，西班牙和英国完成了世界通行语的更替。
1588年，西班牙无敌舰队在和伊丽莎白一世治下的英国的海战中扑街。
@Jean-Leon Huens—National Geographic/Heritage-Images
世界上的许多海洋冒险故事也都和船蛆有关。
16世纪著名英国海盗、探险家弗朗西斯·德雷克爵士的著名金鹿号——通过麦哲伦海峡剩下的最后一艘船就是被船蛆弄坏的。
16世纪著名英国海盗、探险家弗朗西斯·德雷克爵士
@wikipedia
1821年，美国捕鲸船埃塞克斯号也被船蛆蛀了，因此抹香鲸才能轻而易举地把它顶破，成就了赫尔曼·梅尔维尔的《白鲸记》这部文学巨作。
《白鲸记》
缅因大学海洋生物学家 Kevin Eckelbarger 干脆说，“船蛆是库克船长（18世纪英国皇家海军军官、航海家，是首批登陆澳大利亚东岸和夏威夷群岛的欧洲人）最害怕的动物。”
也是因为船蛆，当泰坦尼克号在沉船73年后被发现时，上面已经不剩什么木头了。
1996年的泰坦尼克号
@XAVIER DESMIER/GAMMA-RAPHO/ GETTY IMAGES
不仅如此，船蛆还曾造成荷兰和美国的经济和社会动荡。
对于填海建国的低地之国荷兰来说，50%的国土海拔不足1米，因此海堤是整个国家对抗大海的防火墙。
但是在1730年左右，由于一段时间降水量不足，荷兰西北部的须德海含盐量增加，依赖盐水生存的船蛆的栖息地扩大，大量海堤岌岌可危。1731年，荷兰北部的西弗里西亚群岛的50千米长的海堤都被蛀烂了，另外20千米的也被蛀松了。
荷兰有大量关于船蛆的版画。这幅版画的年代是1726-1744年。船蛆迫使荷兰改变了建造堤坝，水闸和港口的方式。
被虐哭的荷兰人把船蛆视为海上瘟疫，甚至还出现了专门针对船蛆的宗教仪式。如果海堤保不住，整个荷兰沿海都有可能被海水吞噬。在洪灾的威胁下，大量农民进城务工，造成了荷兰失业率上涨。
1914-1920年间，旧金山也经历了类似的船蛆暴走。换算成现在的美元的话，船蛆造成了数十亿美金的损失。
防治船蛆的高昂代价
现在的远洋渡轮都不是木质的，但这并不代表人类已经找到对付船蛆的一劳永逸的方法了。船蛆如果这么好对付，也就不会让海上帝国们这么头疼了。
在15-16世纪的时候，对付船蛆的唯一方法就是用焦油和沥青涂抹船体。但是随着海水的腐蚀，涂层消失，这招慢慢也没用了。
1730年的船蛆瘟疫时，荷兰政府尝试用热带的硬木制造滨海建筑，或是用砷药水泡木头、给木头包铁皮、钉钉子的方法来对抗船蛆。不过最后荷兰人发现，只有用进口的石头建造防波堤才是解决船蛆问题的唯一方案。
1735 年，荷兰政府官员Pieter Straat 和 Pieter van der Deure设计的石头防波堤。
加拿大的木材公司还想出了了一个暴力的方法——在水里开炸弹，利用水压炸屎浮在水里的木材里的船蛆。
为了船蛆，人类还发明了致癌杀虫剂杂酚油（creosote，从煤焦油或其他矿物油中蒸馏而成的液体，常用来给室外木材防腐）。由于杂酚油的大量使用，不少城市的水道被污染了。
用杂酚油处理过的木材
@Bill Smiley Archives, PA Historical Society
为了寻找不会遭受船蛆侵犯的木材，世界上的珍奇异木也遭了殃。新罕布什尔大学的历史学家 Derek Lee Nelson 写道：“一旦某个树种被传能够防船蛆，尤其是澳大利亚、新西兰的树种，它们就已经死于船蛆之手了。“
后来在18世纪，英国皇家海军开始给战舰的船身包铜皮。接触海水后，铜会形成具有生物毒性的氧氯化铜，抑制船蛆和藤壶等生物的生长，让英国海军可以在热带海域巡游更长时间，巩固其殖民统治。
包铜的18世纪英国帆船卡蒂萨克号
@wikipedia
因此，后来 copper-bottomed，铜包屁股这个词，就成了“靠谱”的代名词。但是这招非常贵，当时一艘七十四炮的风帆战列舰包个铜屁股要1500英镑，相当于现在的近24万英镑。
美国的情况也没有好到哪里去。19世纪末，美国专利局就收到了超过1000份防治船蛆的专利申请。美国海军也花费了大量财力研究如何防治船蛆，也曾经有过几次短暂的胜利。
第一次胜利的是这样来的。一开始，美国的主要船蛆是刚毛蛀船蛆蛤（Bankia setacea），它来自于北美洲的西海岸，需要高盐度繁殖和生存，因此在淡水河口的船只和建筑物能够免受它的滋扰。觉察到淡水的好处后，美国各地开始建设淡水港湾，海水港口也进行了相应的改造。
不过在1919年，淡水也不能阻止船蛆了，因为出现了能够在低盐度中生存的船蛆 Teredo navalis 。当年，随着干旱，咸水进一步侵占内陆，旧金山各处的堤坝和船只大面积爆发船蛆，在2年里平均每1-2周就有一艘木船或者木质建筑因为船蛆被咬烂。
而第二次短暂的胜利要归功于工业污染。船蛆喜欢清洁的水质，纽约港、纽约州的哈德逊河，洛杉矶港原本因为工业污染严重而幸运逃过一劫。
曾任纽约市政府经济发展部副市长的 Robert K. Steel 表示，水质对船蛆的影响很大，以至于纽约港在受污染最严重的时期，却被航运业叫做“干净港”，因为船下面寄生的船蛆到纽约港泡一会儿脏水浴，全都死光了，小船干干净净出港。
纽约布鲁克林因为船蛆倾倒的木质护岸
@Fred R. Conrad/The New York Times
但是在1972年的《清洁水法案》（Clean Water Act）后，美国各地水质变好，船蛆以及蛀木水虱也跟着借东风出现。
总之，船蛆领域重量级的学者，哈佛大学的海洋学家 Ruth Dixon Turner 对防治船蛆的看法是：消灭船蛆的唯一方法就是给它们断粮，再不然就是用杂酚油一类的物质处理滨水建筑。
因此，现在港口设施一般都是用水泥、钢铁和玻璃钢建造的。2011年，为了对抗船蛆，纽约布鲁克林大桥公园花费了1100万美金为5号码头的木桩加封水泥壳。水泥包壳看起来是可行的方法，但是在水下浇筑水泥成本不低，给一个木桩包水泥的价格在7000-30000美金之间。
纽约等待用水泥加固的码头木桩
@Ángel Franco/The New York Times
吃屁和吃石头的船蛆
现在人类不怎么驾驶木船，你以为船蛆就要灭绝了么？实际上它们已经默默演化出了更加厉害的品种，能吃屁的巨型船蛆（Kuphus polythalamia）。
犹他大学的研究者正在对巨型船蛆进行采样
@national geographic
巨型船蛆是常见船蛆的近亲。早在18世纪就有巨型船蛆的记载了，但是以前科学家们没有研究过这种巨型船蛆的活体，只能看看它们留下的象鼻般粗大的壳。巨型船蛆的定海神针般的外壳具有很高的收藏价值，受到一些趣味不明人士的追捧。
收藏它们大概是因为巨型船蛆的管子可以吹吧
直到最近，科学家们才确定巨型船蛆的真身。巨型船蛆可以长到1.55米长，6厘米直径那么粗，长得像有肠子的茄子，也有一对Y型的虹管，一根吸水，一根吐水。
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菲律宾的巨型船蛆及捕捞
但是这种巨型船蛆的消化道已经萎缩，它们的肠子里也没有便便。所以它们到底吃什么？
答案是，巨型船蛆并不吃木头，而是吃屁——硫化氢。
实际上，巨型船蛆的居住环境臭的要命，因为它们的窝筑在富含有机质的泥浆里面，这些泥浆会散发出臭鸡蛋味的硫化氢。
巨型船蛆生活在富含硫化氢的泥沼中，它们的两根虹管伸出泥地，它们的嘴巴朝下。
它们的鳃特别发达，里面多得是能分解硫化氢的细菌，它们可以把硫化氢还原为硫，并用释放出的能量将二氧化碳转化为糖分，供宿主享用。这些细菌的身体里有用二氧化碳制造糖的羧酶体（carboxysomes）还有黄色的硫的痕迹。这些都是它们是靠吃屁为生的证据。
屁是真的好吃有营养，所以巨型船蛆才能长这么大，比一般啃木头的船蛆要大得多，而且还发出重金属的光泽。美国东北大学的研究者 Dan Distel 说：“大多数双壳纲的生物是灰白色，粉红色”这类莫兰蒂色系的，但是巨型船蛆是重金属色，而且撸起来肉质更为粗硬紧致。
不光有吃屁的船蛆，还有吃石头的。
2019年发表在《英国皇家学会报告B》上的一项研究发现，菲律宾的阿巴坦河（Abatan River）的河床上有船蛆 Lithoredo abatanica。
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吃石头的船蛆 Lithoredo abatanica
@sciencemagazine
它们可以蛀穿河床石灰岩。它们可能也是依靠鳃上的细菌来消化石头的。它们的屁股上的虹管还可以往外喷石头变成的沙子。
特色菜
虽然船蛆很可恶，但它们在菲律宾、南美等地却是一道特色菜。在菲律宾它们叫做 tamilok，红树林里现捞的一包卖4美金。
做 tamilok 的生鲜食材
@best ever food review show
为什么有人要吃这个奇怪的生物？因为据当地人表示，成年人吃了船蛆会有奇妙的耐力。钻木头的时候，船蛆每分钟可以旋转8-12次，菲律宾人民大概是据此，而不是它们的外表才得出它们很有耐力的结论的吧。
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勇士品尝船蛆刺生
@best ever food review show
据生吃的美食博主 Sonny Side 证言，这玩意儿吃起来有后悔的味道，有点像带沙的蜗牛，又像带有生蚝味道的浓痰，咽下去以后后劲十足，被刨去了内脏的食木者似乎还想从食客口中还魂。总之，它被叫“蛆”还是有一定道理的。
当然，巨型船蛆在菲律宾也被做成了菜，不知道食客下口的时候会不会有幻肢痛。
菲律宾的巨型船蛆被制作成了 tamilok
没有它，可能就没有地铁
对了，黑了这么久的船蛆，是时候说一个它的闪光点了。实际上，如果没有船蛆，人类可能永远也无法修建地铁和地下隧道。
是这样的，在19世纪20年代之前，没人能够在大河下开凿隧道，因为河床下有很多流沙，非常松散，而且压强很大，随便动的话很容易就炸开。
Marc Isambard Brunel 1828年设计的开凿松散土层的盾构，直到现在盾构的概念还在被使用。
@wikimedia
但是英国工程师 Marc Isambard Brunel 在查塔姆的海军皇家船坞散步的时候看到了被船蛆搞坏的木桩，突然就有了灵感。
船蛆开凿木头的壳 S
@Popular Science Monthly, August 1878.
他根据船蛆凿木头的贝壳设计的盾构成功开凿了第一条泰晤士隧道。Brunel 根据船蛆设计的盾构可以保护后面作业的工人，就像船蛆的贝壳保护船蛆柔软的身体一样。此外，盾构在挖掘时，不会一下子凿开一个大面，而会稳步推进，避免隧道被巨大的压力冲塌。
开凿巴塞罗那地铁9号线的德国盾构 Herrenknecht EPB 的工作过程示意。
@Confederación Canaria de Empresarios
后来盾构的设计被进一步改良，成为开凿松散土层的必备武器。
棒状物都不简单，不管是孙悟空那根能伸能缩的金箍棒，还是躲在洞里的又细又软的蛤。