现在，如果你去美国南方各州，可能会听到震耳欲聋的蝉鸣，因为今年是１３年蝉大暴发的年份。每１３年冒出来一次的蝉？真有这样的动物吗？其实，这样的蝉在美国广泛分布，不但有１３年冒出一次的，还有１７年冒出一次的呢。那么，这些蝉的奇特习性是如何形成的呢？
世界上有３０００多种蝉，它们都会在地下度过漫长的童年时代。绝大多数的蝉都会在地下待１到１０年不等，但它们的若虫会每年都爬出来。但是在北美洲有７种蝉，它们会以１３年或者１７年的间隔“突然”集体冒出地面，就像变魔法一样，所以这类蝉被称为“魔法蝉”。一般来说，一个地区只有一种“魔法蝉”，有少数地区同时生活有１３年蝉和１７年蝉，两类蝉重叠出现大概需要１３乘以１７，等于２２１年。
那么，“魔法蝉”为什么会隔这么长时间“突然”从地底下冒出来呢？
科学家发现，魔法蝉在出现的时候，捕食者都非常欢乐。大吃特吃。
但是，魔法蝉并没有因此消失，这是为什么呢？很简单，捕食者吃不了这么多。在魔法蝉大暴发的年份，有时每英亩（３７０平方米）上会出现１５０万只魔法蝉，所以捕食者吃掉一批，还会有相当多的魔法蝉存活下来繁殖后代。捕食者吃了很多魔法蝉，在这一年里可以大量繁殖，但第二年没有魔法蝉出现，新增的捕食者因为没有足够的食物而死亡了，这样在１３年或者１７年后，捕食者的数量并没有增加，还是无法全部吃掉疯狂出洞的大批蝉众。
“用数量淹没捕食者”的战略让魔法蝉占有优势。但是有个问题，为什么魔法蝉只有１３年和１７年两种生命周期？为什么没有１４年蝉，１５年蝉、１６年蝉？科学家一琢磨，１３和１７有个共同的特点，它们都是质数，也就是说它们除了１和它们本身，没有别的约数。１４、１５和１６都是合数，比如１４，除了１和１４，还有２和７两个约数。
如果蝉的生命周期是１４年，那么它每次出土都可能撞上２年冒出一次和７年冒出一次的捕食者。避免这种情况发生的最好方法就是生命周期是质数！
动物虽然不懂数学，但是严酷的自然选择会逼着动物展示精妙的数学现象。但是上述理论有个缺陷：科学家并没有发现过几年才集体冒出一次的捕食者，让蝉“选择”质数的驱动力就有些说不通。于是，孟菲斯大学的考克斯和阿肯色大学的卡尔顿又提出了更有说服力的理论。
考克斯和卡尔顿认为，魔法蝉的演化始于大约１８０万年前，当时常有寒冷的夏天，撞上一次可能就会让整个种群全军覆没。
考克斯和卡尔顿经过分析认为，蝉隔越长的时间冒出来一次，它被寒冷夏天杀死的可能性越小。他们认为当时平均每５０年里就有一个寒冷的夏天，如果蝉的生命周期是６年，那么它有４％的可能性生存下来，有１７年生命周期的蝉有９６％的可能性生存下来。
那么，质数的周期又是如何出现的呢？
如果是合数的周期，比如说１４年蝉，它的生命周期可能和１年蝉、２年蝉、７年蝉重合，这样它的基因可能被反复“冲淡”，如果是１３年蝉，那么它的生命周期将只和１年蝉重合，基因被冲淡的可能性大大减少。最终，生存下来的是两种蝉——１３年蝉和１７年蝉，它们相遇的周期是２２１年。为了逃避不该有的爱情，让蝉无意中成了“数学家”。
罗智敏摘自《新京报》
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