《最后生还者》等视频游戏背后的隐藏科学

本文最初发布于 2020 年 8 月 29 日。

如果你在 COVID-19 大流行期间沉迷于电子游戏机，你绝对不是一个人。2020 年第一季度，美国人在电子游戏上的花费达到了创纪录的 108.6 亿美元。Twitch，一个流行的电子游戏流媒体平台，在 1 月 1 日至 3 月 28 日期间，日观看时长从 1300 万小时飙升至 3100 万小时。而且，在几个月的时间里，任天堂 Switch 主机的供应——无论是儿童、休闲玩家还是爱好者都非常受欢迎的选择——根本无法 满足需求。简而言之，电子游戏显然正处于一个高峰期。

不难理解游戏的吸引力，从简单的逃避现实到能够与朋友和家人保持联系（尽管是虚拟的）。然而，在大多数情况下，电子游戏并不一定以其科学的准确性而闻名。（抱歉，《超级马力欧》的粉丝们，但一个能撞破实心砖块的胖乎乎的水管工的 实际影响 是相当可怕的。）然而，如果你仔细观察，你可能会在一些流行的游戏中发现一些引人注目的现实生活科学的例子。

《最后生还者 第二部》僵尸末世背后的真菌

在《最后生还者 第二部》的中途，作为主角艾莉，你 trudging（艰难地行走）在被淹没、摇摇欲坠的旧书店废墟中。有一次，你的手电筒照在墙上画着的几个卡通式的粉色蘑菇上。“把蘑菇放在儿童区，真是太糟糕了，”另一个角色 grimly（严峻地）说道。“蘑菇以前并没有那种含义，”艾莉回答道。

《最后生还者》（以及今年的《最后生还者 第二部》）中的后末日世界设定在感染摧毁了美国 60% 的人口，并将幸存者变成蹒跚而行的、饥饿的僵尸几十年后。在游戏中，被称为“虫草脑部感染”的感染是由一种寄生真菌引起的，是 *Cordyceps* 属的变异品系。确实是糟糕透顶的蘑菇。

如果感染的名字听起来很熟悉，那是因为它确实如此；在现实生活中，*Cordyceps* 包含 大约 400 个物种。这些寄生虫寄生在其他生物体内，从昆虫到其他真菌。然而，与它们的虚构对应物不同的是，并非所有它们都是邪恶的——至少对人类来说不是。有一种物种，*Cordyceps subsessilis*，它从甲虫幼虫那里获取营养，已被用于制造抑制免疫系统的药物，用于器官移植。

阅读更多： 僵尸蚂蚁真菌如何感染宿主

但最广为人知的变种——也是《最后生还者》中感染的最接近现实世界的对应物——是 *Ophiocordyceps unilateralis*，它以木匠蚁为目标。在 BBC《地球脉动》 的一个流行片段中，一个延时视频展示了真菌如何将猎物变成僵尸。真菌的孢子在蚂蚁体内传播，说服它爬到树上并咬住高出地面的叶子。这种“死亡之握”即使在蚂蚁死亡后仍然存在。

这种狡猾的真菌会在蚂蚁群落外杀死宿主，以确保在寄生虫能够繁殖之前，没有好心的蚂蚁移走它们死去的同伴。然后，它慢慢地吞噬受感染蚂蚁的组织，只留下一个外骨骼——以及一个长长的、子实体型的茎，从虫子的头部后面慢慢长出来。一旦真菌生长完成，它就会将孢子散播给任何无意中经过的生物，从而重新开始这个过程。恰如其分地，科学家们称这些受感染的昆虫为“僵尸蚂蚁”。

在《最后生还者》及其续集中，虚构的 *Cordyceps* 真菌也导致其人类宿主从尸体中长出茎状的增长物，甚至喷出孢子云。但是，虽然游戏中的感染明显以大脑为目标，但科学家们发现，这并不是现实生活中真菌控制昆虫行为的实际方式。宾夕法尼亚州立大学的生物学家 David Hughes，他 曾为第一款游戏提供咨询，共同撰写了 2017 年的一项研究，研究人员在该研究中发现 *Ophiocordyceps unilateralis* 根本不进入大脑——而是劫持了蚂蚁身体的其他部分。

《动物森友会：新地平线》中的孟德尔遗传学

格雷戈尔·孟德尔和任天堂 创纪录的《动物森友会》系列最新作《新地平线》有什么共同之处？这可不是一个糟糕笑话的开头；现代遗传学之父实际上在一个不那么微妙的角色中塑造了游戏的主要机制之一。在《新地平线》的大部分时间里，你都在一个可爱的卡通岛屿上漫游，成为一个拟人化动物社区中的唯一人类。你可以抓鱼，挖化石，建造你的梦想家园，并与当地居民交往。但至少有一个游戏元素——杂交培育花朵以创造杂交品种——是牢牢植根于现实的。

在《新地平线》中，有各种各样的花，包括百合、菊花、郁金香和玫瑰，可以在你的岛上种植或找到。此外，你还可以购买几种基本颜色的花种：红色、白色和黄色。

“然后，你可以培育它们并创造出不同的颜色，”芝加哥社区生物实验室 ChiTownBio 的组织者 Jordan Harrison 说。“你可以创造出 [其他颜色，如] 橙色、紫色和蓝色。你会认为，如果任天堂设计了一个非常简单的算法来创造新的花朵颜色，[如果你] 将一朵红花和一朵黄花放在一起，你会得到一朵橙色的。”

但是，正如玩家们观察到的，当他们测试新的花卉组合时，哈里森继续说道，结果并不那么可预测。例如，将红花与黄花杂交可能会导致另一株红花——或黄花——绽放。

这些观察结果促使精通技术的玩家深入研究游戏代码，以弄清楚花卉算法的确切工作原理。“他们发现它的设置几乎 [完全] 就像孟德尔定律一样，”哈里森说。

如果你已经很久没有学过学校里关于性状如何从一代传给下一代了，这里有一个回顾：通过杂交培育豌豆植株，19 世纪的僧侣格雷戈尔·孟德尔发现了几条关于特定类型遗传的基本定律。即，每对亲本都会向下传递因子（后来称为基因）给它们的后代，这些因子不会与另一亲本的因子融合——并且这些后代的某些可观察到的性状会占主导地位。

例如，当孟德尔将紫色和白色豌豆植株杂交时，他发现后代是紫色的，而不是混合的，这表明一种颜色比另一种颜色占主导地位。“你可以看到孟德尔在花朵颜色上提出的这些定律，”哈里森说。“当你查看代码时，你会发现有四个基因控制着所有的花卉品种。”

自今年三月游戏发布以来，有一 大量 在线 指南 涌现出来，帮助玩家更有效地培育自己的花卉杂交品种。其中一些——例如难以捉摸的 蓝色玫瑰——可能需要比其他一些花卉更多的耐心。考虑到游戏遗传学系统的复杂性，再加上颜色组合的可能性数量巨大，这些恼人的多年生植物可能需要几周的时间才能开花。

“我认为需要五到六代才能达到那个点，”哈里森说。“我 [仍然] 没有得到梦寐以求的蓝色玫瑰，但我正在努力。”

《半条命：爱莉克斯》中的几何学课程

深受喜爱的《半条命》系列游戏《半条命：爱莉克斯》是电子游戏技术发展方向的一个杰出范例。这款 2020 年的游戏是 虚拟现实游戏 的里程碑式发布，玩家可以戴上头显和传感器，让自己沉浸在一个完全实现的科幻世界中。在游戏开头的某个时刻，玩家可以拿起一个虚拟的干擦记号笔，将其压在一个脏兮兮的温室窗户上，并在眼前画出涂鸦。

但是，当其他玩家忙于与外星入侵者作战时，一位加州的老师决定利用这款游戏在 2020 年 3 月该州 COVID-19 封锁期间教授关于角度词汇的虚拟数学课程。

“我每天都在 Zoom 上授课，《半条命：爱莉克斯》在一周中的某一天发布；我在授课的同时在后台安装它，”在 Chula Vista 的 Otay Ranch Academy for the Arts 任教的 Charles Coomber 说。“我上完课就立刻进入游戏，所以我还在教学模式。我进入了第一个房间，里面有记号笔，然后我就想，‘我的天——这些东西写起来效果真好。’”

Coomber 很快就开始工作，利用游戏中的窗户勾勒出七年级几何学课程。在他的课程视频上传到 YouTube 上，你可以 亲自观看，他向学生们讲解了互补角和补角等概念，并配有示例方程。

“它在视觉上更具吸引力，”Coomber 说，并指出这节课的新颖性是远程学习枯燥乏味中的一次令人耳目一新的休息。“想象一下，日复一日地看着你的老师在白板上乏味地写字。通常，你只有一个静态摄像头对着白板。这很快就会变得无聊，即使是成年人也会分心。孩子们会一遍又一遍地看那个 [课程]。”

Coomber 的巧妙创新并非教育工作者利用《半条命：爱莉克斯》为学生提供一种全新的虚拟互动方式的唯一例子——这是大流行期间备受追捧的一个领域。波兰西部城市波兹南的高中老师们也利用这款游戏在封锁期间进行虚拟教学，甚至与当地一家媒体公司合作，将虚拟现实技术带入课堂。

“我们可以利用 VR 带他们进行虚拟旅行，去另一个国家，去另一个星球——天空才是极限，”Skoła 33 的英语和西班牙语老师 Katarzyna Sut 告诉 Upload VR。“认知过程变得更加自然，而不是仅仅在书本上阅读事物。”

“VR 看起来非常有前景，”她补充道。“我们现在对此非常乐观。”