导语

8月Science Advances的一篇研究文章，用深度学习验证了一个进化模型（蝴蝶翅膀的趋同演化，是最古老的自然选择模型之一），有了人工智能的帮助，我们可以量化生物的多样性，这意味着我们对自然的研究又多了一条新道路。

缤纷袖蝶飞无数慧眼AI识拟态

拟态，是生物演化过程中的一种现象。指一个生物为了捕食或者避免被捕食等目的，演化出另一个物种的性状，从而迷惑猎物、迷惑捕食者。

单就避免被捕食的防御性拟态而言，我们可以用这样的例子来理解：

小明吃过几次杏鲍菇觉得很不好吃（甚至中毒了）。以后，小明可能总结出经验拒绝所有类似的食物。比如，其实很好吃的金针菇。（当然，我们知道这两种食物区别挺大的，都是常见的食物、也不会中毒。更不存在拟态的现象。在这里仅用于举例说明。）也就是说，如果我们把这两种菇类作为一个整体来看待，因为其长相接近，捕食者（小明）会把这两种食物同等看待，一同拉入食谱黑名单，使得金针菇得到保护。这种拟态被称之为贝氏拟态（Batesian mimicry）。贝氏拟态中的两种生物的关系被视为是寄生关系。

但如果是，小明吃过几次杏鲍菇和金针菇后，觉得两个都不好吃（甚至中毒了）。以后，小明也会拒绝这两种食物。比如，我们假设，小明对某一种食物在吃了 5 次后，才会判断一种食物是不是能吃。对于长相接近的两种食物而言，只要两种食物一共被吃过 5 次，它们就一起被列入“黑名单”了。而不必分别“试吃”（吃 10 次）。从而降低了整体被捕食的风险——在我们给出的这个例子中是 5 次。这种拟态被称之为穆氏拟态（Müllerian mimicry）。

穆氏拟态指的是，两种难以食用的生物，互相模仿，从而实现互利，被认为是物种间的一种互利共生关系。这一现象最早由德国博物学家 Fritz Müller 在研究热带袖蝶（Heliconius）时发现。

袖蝶（Heliconius）是蛱蝶科釉蛱蝶亚科中的一个属。广泛分布在美洲的热带及亚热带地区。物种繁多，又会互相拟态，故此很多科学家都在研究该物种，以了解物种的形成及其多样性。袖蝶也是穆氏拟态的代表生物。（图片来源：floridamuseum.ufl.edu）

类似的例子还有南美洲的箭毒蛙和马达加斯加的曼蛙。

行色各异的箭毒蛙，我们不需要分辨它们的差异，因为它们有一个共同的名字“别碰我”

穆氏拟态的一个重要意义就在于这是人类第一次用数学模型去揭示生物问题。而且，值得指出的是 Fritz Müller 提出以他命名的穆氏拟态，仅仅是在达尔文发表经典巨著《物种起源》的二十年之后。

尽管这一拟态假说有这样悠久的历史，但人们仍然对其存在质疑，其原因在于，并不是所有的拟态生物都同等地“难吃”（毒性一样）。不同的物种的毒素来源，作用原理，以及毒性强弱不完全等同。因此，在该领域中，科学家又提出了副贝氏拟态（Quasi-Batesian mimicry )以及超缪氏拟态（Super-Müllerian mimicry）来完善拟态理论。这两种新理论不同的之处就在于：副贝氏拟态发展自贝氏拟态，认为物种之间是寄生关系；而超缪氏拟态则和缪氏拟态一致，认为物种之间是互利共生关系。但这些理论都是对传统拟态理论的补充和发展。

由此我们可以发现，自然中的拟态形式多种多样。而且，在众多的蝴蝶中，找出演化上的相似性也绝非易事，单纯地依靠人力是一项不小的挑战。因此，人工智能科学家利用机器学习技术来辅助解决这一生物学问题。