一只不会螫人的蜂,和 289 次快门

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图片来源:National Geographic Photo of the Day · 原始页面

今天国家地理每日一图上是一只蜂。金属光泽,通体像上了色的金属片,尾端伸出一根又长又直的针。图说给它的英文标题是《A Colorful Sting》,彩色的螫。

不过今天有意思的地方,恰好不太依赖你先看到它。

因为这张照片的关键,不在画面里,在按了多少次快门。

289

图说里写着:在斯图加特国立自然博物馆的昆虫收藏中,摄影师 Thorben Danke 拍了这只蜂 289 张照片,用堆栈技术合成为一张。

289 不是一个随手的数字。它是一道除法的答案。

问题出在景深上。

平常拍照,你对准一个东西,前后一大片都是清楚的。但放大倍率一上去,清晰的那一层会塌陷得非常快。尼康显微镜光学的官方教学资料给了一张表:

在 4 倍下,清晰的那一层厚 55.5 微米。到 10 倍,只剩 8.5 微米。到 40 倍,1 微米。到 100 倍,0.19 微米。

一根头发大约 70 微米粗。

也就是说,在 10 倍放大下,你一次能拍清的厚度不到一根头发的八分之一。到 40 倍,是一根头发的七十分之一。

而这只蜂的身体,前后厚好几毫米——好几千微米。

几千微米,除以每次只能拍清的一到八微米。

答案就是几百。

每一张都是糊的

焦点堆栈的做法,英国显微镜学会(一个 1865 年成立的老学会)的说明写得很朴素:对同一个对象,在不同的焦平面上拍一系列数码照片,用软件把每一张清晰的那一部分挑出来,合成为一张景深极大的照片。它还提醒:每一步之间要留足重叠,就像你正常对焦时那样,平滑地扫过整个厚度。

现在把这两件事放在一起。

每一张照片里,清楚的只有一到八微米那么薄的一条。蜂身厚几千微米。软件只取每张里清楚的那一薄条,其余全部丢掉。

所以每一张单独拿出来看,画面里九成九以上都是糊的。

而这也意味着,289 张里没有任何一张是“这张照片”。

这张照片不存在于任何一次快门里。它只存在于 289 次快门的交集上。

Danke 不是一开始就能拍 289 张的。他接受一家生物传播机构采访时说,自己第二张成功的作品,是把 11 张不同对焦点的照片精心堆栈起来的。

从 11 到 289。

关于这只蜂,图说有两处需要更正

这个专栏的规矩是:查到了就写,包括查出来源本身写错了的时候。

第一处:它不螫人。

标题叫《A Colorful Sting》,很多人会以为那根针是螫针。不是。

英国自然史博物馆的说明写得斩钉截铁:小蜂总科是不螫人的蜂;“身体末端那根又长又直的尖,是雌虫的产卵装置,叫做产卵管。”

这只蜂学名 Torymus calcaratus,属于长尾小蜂科,在小蜂总科里,不属于有螫针的针尾类。它对人完全无害。你把手伸过去,它什么也做不了。

那根针不是武器,是钻头。

不过这里有个漂亮的反转,比“纯粹的双关”更好:它虽然不螫人,却真的会注毒——只是注给寄主的幼虫。2021 年《科学报告》上一篇研究在同属的 Torymus sinensis 毒液里鉴定出 143 种蛋白,主要成分是各种水解酶。论文里说,外寄生蜂注入这一套复杂的蛋白与多肽混合物,是为了调控寄主的生理,好让自己的后代得益。

所以 “sting” 这个词在功能上成立,在解剖学上不成立,在“对人”这件事上完全不成立。

第二处:它不是把卵注进幼虫体内的。

图说写的是把卵“注入寄主幼虫体内”。对 Torymus 而言这是错的。同一篇《科学报告》说明得很清楚:T. sinensis 是外寄生,雌虫把产卵管插进新形成的虫瘿,把卵产在瘿的内壁上,或者寄主幼虫的体表。

孵化之后,幼虫从外面把寄主吃掉。

差别听起来微小,但对理解这件事很关键:它不是钻进去,它是穿过一堵墙,把卵放在墙里那个还不知情的邻居身上。

顺带把术语摆正:它既不是捕食者,也不是寄生虫,而是拟寄生者。康奈尔大学的生物防治指南给的定义是:拟寄生者有一个未成熟阶段,在单一寄主的体内或体表发育,最终杀死寄主。指南还特意注明,“人们常把拟寄生者叫做寄生虫,但拟寄生者这个术语在技术上更准确”。

分界很好记:寄生虫需要寄主活着——跳蚤不会杀死狗。拟寄生者一定会杀死寄主,而且一辈子只杀这一只,杀完自己就长大了。

它是一种一生只吃一只猎物的动物,而且从里面开始吃。

那根针怎么钻进硬壳的

产卵管要穿过的东西不软。虫瘿是植物组织长成的一堵墙。

针对 Torymus 本身,未发现相关研究。但在同一个大类里——小蜂总科的榕小蜂——已经有人量过。2014 年《实验生物学杂志》上的一篇论文给了这些数字:

产卵管尖端区域含锌的重量百分比是 7.19%(远端只有不到 1%)。尖端的硬度值 0.50,显著高于远端的 0.32。尖端的直径 14.32 微米——比头发丝细五倍。

论文里还有一个特别生动的观察:在一次穿刺过程中,产卵管会在几个时间点上周期性地屈曲。

它不是硬顶进去的,它像一根细钻头一样,一边微微弯曲一边往里钻。

(2013 年另有一篇 PLOS ONE 的论文,在瘿蜂及其伴生蜂的产卵管里测到锌、锰、铜三种金属,并发现三种金属的浓度都随基质硬度上升。但那篇论文的样本里没有 Torymus,所以我不把这些数字安在今天这只蜂头上。)

至于它身上那层金属光泽是怎么来的——是像肥皂泡那样的结构色,还是色素?

没人研究过。

科学家已经拆开过别的蜂:青蜂的上表皮里有 6 层薄片,每层 185 纳米厚,叠出了那种随角度变色的金属绿;而缘腹细蜂科的黑橙体色被证明是色素,压根没有多层结构。

但针对长尾小蜂科、针对 Torymus 属的体色机制,我一篇都没找到。

一只离你并不遥远的小虫,它身上的颜色是怎么来的,至今没有人回答。

全世界只有 58 条记录

我去查了全球生物多样性信息网络(GBIF)上 Torymus calcaratus 的公开记录数。

58 条。

法国 38 条,德国、克罗地亚、意大利、瑞典、乌克兰各 2 条,比利时、瑞士、西班牙、荷兰各 1 条。

全世界。全部。

这不是因为它稀有。这是因为几乎没有人低头去看。

它就在欧洲的橡树林里,几毫米长,一年一年地过着它的日子。而人类为它留下的公开观察记录,只有 58 条。

那堵墙是怎么来的:植物听懂了一句六个字母的暗号

现在说虫瘿,我认为这是今天真正的第二个心脏。

虫瘿是这样一件事:一只昆虫在植物上产卵,然后植物开始替它盖房子。

美国北卡州立大学推广站描述橡树上的“栎苹果瘿”:一只雌蜂把卵产进橡树叶的组织里,“由此孵出的幼虫的分泌物导致了虫瘿的形成”。一个中空的球长出来,里面住着幼虫,管吃管住。而且这些瘿“通常不会伤害橡树”。

中国科学院昆明植物研究所的科普文章讲得更细:昆虫通过产卵和取食时的化学或物理刺激,使植物细胞加速增长、异常分化。而且有个惊人的规律:一种致瘿昆虫只在一种植物的特定部位造瘿。

同一篇文章末尾,作者留了一个开放的问题:

“幼虫究竟是通过什么物质,能够如此定向地影响了植物组织的分化与变异?”

这个问题被回答了。2025 年 8 月。

《植物与细胞生理学》上一篇论文报告:研究者找到了一类叫 CAP 的多肽,其中有一段高度保守的核心序列只有六个氨基酸。他们合成了这段肽,配上生长素和细胞分裂素,施加到植物上——在拟南芥的根部、在婆婆纳属植物的茎尖上,长出了类似虫瘿的结构。而且这些人造虫瘿具备天然虫瘿的全部结构特征:中央空腔、外层保护组织、维管束。

论文摘要用了一个很硬的概念来概括这件事:延伸表型——一个被寄生者操纵的寄主身上表达出来的性状。

翻译成人话:

科学家找到了昆虫对植物说的那句暗号。它只有六个字母长。他们把它抄下来,念给一株从来没见过虫子的植物听。植物照做了——它自己盖出了一间没有房客的房子。

而那段肽,是从中国五倍子的那只蚜虫身上找到的。

五倍子:一只蚜虫的一年,要用到一棵树和一片苔藓

这就到了中国这一侧,而且中国这一侧的分量比想象中重得多。

国家林业和草原局政府网上的一句话:我国五倍子产量占世界总产量的 95% 以上。

五倍子就是虫瘿。角倍蚜在盐肤木的叶上造出来的房子。它是“单宁含量最高的天然植物组织”——重庆酉阳的五倍子单宁含量高达 68%,居全国 14 个主产县之首。武陵山区、乌蒙山区和秦巴山区三片山地,占了全国产量的九成以上。

但真正让我想讲给孩子听的,是这只蚜虫的一年。

它需要两个完全不同的房东。

夏天,它住在盐肤木上自己造的虫瘿里,五月到十月大约繁殖三代。十月下旬,有翅的蚜虫飞出来,飞到地面上的苔藓里,在那儿过冬,繁殖一代。到了第二年四月初,再飞回树上。

树 → 苔藓 → 树。

缺任何一方,五倍子就不存在。

所以在酉阳,农民种五倍子的办法不是养虫,也不只是种树——国家林草局的原文写着,是“种植特定的藓类引来秋迁蚜越冬”。

为了一只小虫,人类去种一种苔藓。 全世界罕见的产业,就建立在这个三方关系上。(学名上有个小注:中国药典系统写作 Melaphis chinensis,国际现行分类学用 Schlechtendalia chinensis,是同一种角倍蚜,Melaphis 是旧属名。)

同一颗虫瘿,在丝路两端各有一套用法

这是今天最漂亮的一处对称。

在欧洲,橡树上的虫瘿被用来写字。

大英图书馆的官方说明:没食子墨水由三样东西做成——橡树虫瘿里的单宁、硫酸亚铁、阿拉伯胶。它被用来书写重要手稿和法律文书,“数千年”。美国文物保护协会给的年代范围是五世纪到十九世纪。

用它写下的东西包括:大宪章、林迪斯法恩福音书、达芬奇的手稿。

大英图书馆还写了它可怕的一面:这种墨水落到纸或羊皮纸上会“烧”进去,留下不溶于水和酒精的痕迹;而随着时间推移,它可能侵蚀底下的纸张,让材料变脆,让整片文字消失。

化学上有两条路:一是墨水的高酸度促使纤维素水解断裂;二是铁催化的氧化——二价铁与过氧化氢反应生成羟基自由基,也就是芬顿反应。荷兰文化遗产机构主持的专业网站给出的结论是:光去酸是不够的,必须同时去除可溶的过渡金属化合物,才能阻止衰变。

欧洲一千多年里最重要的那些字,是用一只小蜂在橡树上盖的房子写的。而写下它们的那股力量,也正是今天正在吃掉它们的那股力量。

在中国这一头,同样这颗虫瘿走的是另一条路。

《本草纲目》里有“无食子”一条,又叫没石子、麻茶泽。李时珍引唐代苏恭的说法,说它“生长在西域的砂碛之地”,树像柽柳。唐代段成式《酉阳杂俎》说得更明确:“无食子出自波斯国”,树名摩泽树,高六七丈,叶子像桃叶。李时珍自己引《一统志》说,无食子出产于大食国各地。

主治写着六个字:益血生精,乌须发。

同一颗虫瘿。欧洲人拿它写下了大宪章,中国人拿它染黑了头发。

而两边大概都不知道,自己手里这颗东西,是一只小蜂在树上让树替它盖的房子。

问题从中国来,答案也在中国

最后一条线,和照片上这只蜂同属不同种——请注意这个区分,这是今天最容易写错的地方。

照片上这只是 Torymus calcaratus。未发现任何它被用于生物防治的记录。它没有替人类干过活。

但它的同属亲戚 Torymus sinensis 干了一件大事。

欧洲和地中海植物保护组织的官方资料页写着:栗瘿蜂 Dryocosmus kuriphilus 原产中国。1940 年代,它出现在日本;1941 到 1999 年间陆续传入韩国和美国;2002 年首次在欧洲被报告。

这种蜂繁殖方式很极端:产雌孤雌生殖,雄虫未知,一年一代。它专攻板栗的芽和枝梢,长出虫瘿,把结果的枝条毁掉。

人类找了几十年办法。

最后的答案,是回到中国的山里。

1970 年代,在中国的野外考察中发现了这种寄生蜂——高度寄主专一,生活史和栗瘿蜂完全同步。日本从 1970 年代末开始释放。意大利在 2005 年、法国在 2010 年首次释放。一篇 2008 年的论文记录了意大利的规模:两年间总共释放了 2,117 只,而这些蜂是从野外采集的约 6.4 万个虫瘿里养出来的。

EPPO 的结论是:在意大利和法国,结果显示栗瘿蜂种群急剧下降。这被称为“针对森林害虫的经典生物防治中最成功的案例之一”。

问题从中国来,答案也在中国。

而中国自己这边也在查。2019 年《林业科学》上一篇论文调查了河南林州栓皮栎和麻栎上的栎空腔瘿蜂虫瘿,发现瘿里的三种优势寄生蜂之一,就是 Torymus 属的长尾小蜂。

也就是说:你不必去斯图加特的博物馆抽屉里找它。华北山上的栓皮栎、麻栎上就有虫瘿,虫瘿里就住着和照片上这只同属的蜂。

(顺便一提,据 FAO 数据的整理,2023 年中国板栗产量约 170 万吨,占世界八成以上。所以这不是别人家的事。)

达尔文的那封信

一百六十六年前,有个人被这类蜂困扰得很深。

1860 年 5 月 22 日,达尔文写信给阿萨·格雷:

“我无法说服自己相信,一位仁慈而全能的上帝,会有意创造出姬蜂科,明确地让它们在活着的毛虫体内取食。”

要说清楚:达尔文说的是姬蜂科,多为内寄生,幼虫在活毛虫的体内吃——那才是让他动摇的画面。今天这只 Torymus 属于小蜂总科,是外寄生,寄主是藏在虫瘿里的瘿蜂幼虫,不是毛虫。膜翅目里两个不同的大分支,不能混为一谈。

但那个反差还是成立的,而且很有分量:

达尔文看着这群蜂,想到的是“造物主不可能是仁慈的”。一百六十多年后,正是这群蜂,让欧洲的板栗活了下来,让农药少打了很多。

同一个事实,一个半世纪之间,从一个神学困境,变成了一个生态答案。

最后

拍这张照片的人是德国人,42 岁,住在斯图加特北边一个叫贝西格海姆的葡萄酒产区。他的本职是工业电子工程师,自学的微距摄影,在自家工作室里拍。

标本从哪儿来?朋友和家人捡到死虫,放在他家厨房的窗台上。社交媒体上的读者寄给他。还有生物多样性研究者和自然史博物馆挑剩下的标本,也寄到他家里。

他自己动手做微距滑轨,还给它写了程序,能做到微米级的进给。为一只鬼脸天蛾,他花了一年多研究怎么把翅膀软化。

而他说过两句话,我想放在最后。

“你不必远赴热带,才能发现昆虫之美。”

“昆虫构成了我们生态系统的生物学基础。”

他的信条只有四个词:

See – Know – Appreciate – Protect。看见 — 认识 — 珍视 — 保护。

顺序不能颠倒。人不会去保护自己不珍视的东西,不会珍视自己不认识的东西,也不会认识自己从没看见过的东西。

那只蜂来自一个抽屉。斯图加特那家博物馆的昆虫收藏有 550 万号标本,其中 480 万号干制标本装在 22,000 多个昆虫抽屉里,膜翅目占 35 万号。这只 Torymus calcaratus,就是那 35 万号里的一号。

而全世界为它留下的公开观察记录,只有 58 条。

Danke 让它变成了 289 张照片里的那一张。


图片:国家地理每日一图(Nat Geo Photo of the Day)· 摄影 Thorben Danke · 原始页面


资料来源

国家地理每日一图 2026 年 9 月 2 日页面、Nikon MicroscopyU 景深教学资料、英国 Quekett 显微镜学会焦点堆栈说明、英国自然史博物馆《Dangerous beauties》、《科学报告》2021 年 Torymus sinensis 毒液蛋白研究、《实验生物学杂志》2014 年榕小蜂产卵管力学研究、PLOS ONE 2013 年瘿蜂产卵管金属研究、康奈尔大学生物防治指南、GBIF 物种与分布记录、北卡州立大学推广站栎苹果瘿页、中国科学院昆明植物研究所科普文章、《植物与细胞生理学》2025 年 8 月 CAP 多肽论文、国家林业和草原局政府网 2025-05-04、《科学报告》2020 年角倍蚜生活史研究、科普中国、《中华人民共和国药典》来源定义、大英图书馆藏品保护博客、美国文物保护协会维基、荷兰没食子墨水专业网站、《本草纲目》无食子条、EPPO 栗瘿蜂官方资料页、《生物防治》2008 年意大利释放研究、《林业科学》2018 年与 2019 年两篇中文论文、达尔文书信项目(DCP-LETT-2814)、Smithsonian Magazine 与 Biocommunication Group 对 Thorben Danke 的专访、斯图加特国立自然博物馆昆虫收藏官方页。