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周期蝉生命周期是质数 ?

 pgl147258 2015-11-24
1977年,著名古生物学家史蒂芬·杰·古尔德(Stephen Jay Gould)提出了一个新的假说,认为周期蝉这样做是为了避开自己的天敌。他指出,很多蝉的天敌也有自己的生命周期,假如周期蝉的生命周期不是质数,那么就会有很多机会和天敌的周期重叠。比如12年蝉就会和周期为2、3、4、6年的天敌重叠,被吃的可能性就要大很多。

2001年,德国科学家马里奥·马科斯(Mario Markus)设计了一个数学模型,间接地验证了这一假说。在这个计算机模型里,蝉和天敌们的生活周期一开始都不固定,但是两者都会随机地发生变异。如果周期重叠,蝉就被吃掉。经过N年的演化后,蝉的周期无一例外地会停留在一个质数上。

达尔文的支持者肯定喜欢这个理论,因为它把周期蝉的这个“神来之笔”变成了一个进化论框架下的数学模型。另外,这个理论还产生了一个副产品,那就是“质数生成器”。原来,质数是没有规律可言的,大质数很难找到,需要用计算机一个一个地算。现在好了,只要把前提条件变化一下,输入这个“质数生成器”,就能自动得出一个质数来。

这个故事讲到这里似乎很完美了,其实不然,很多昆虫学家仍然有疑问。比如,为什么目前发现的周期只有13和17两种?为什么大多数蝉的周期并不是这样的?这些疑问都很有道理,但研究起来十分困难。康涅狄格大学的生物学家克里斯·西蒙(Chris Simon)认为,马科斯提出的数学模型之所以还没有被证伪,是因为这个理论直到现在还没有办法验证。比如,科学家一直没有找到周期蝉的天敌,能够符合这个理论的前提条件。所以,只有先搞清周期蝉控制时间的原理,以及它们的遗传方式,才有可能从根本上揭开周期蝉的秘密。已经有科学家利用1998年在密苏里出现的那次罕见的重叠,让13年蝉和17年蝉交配,看看它们后代的周期会变成怎样。

但是,很显然,这项研究需要很长的时间,必须有足够的耐心才行。


参考资料:

[1] 周期蝉是质数年冲出地面吗,为什么会这样呢,粉兔子,果壳网问答

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