进化论是科学,进化论还有什么论

浅草

我们对进化的认识始于达尔文的“适者生存”的自然选择理论。这个理论解释了为什么有些个体可以生存而有些个体被淘汰。然后，遗传学解释了背后的机制:生物体的变化是基因突变引起的；突变是随机的，无方向的；大自然就像一双看不见的手，选择最能适应环境的个体。

现在，事情又发生了变化。遗传学、表观遗传学、发育生物学和其他领域的发现正在不断丰富这一迄今为止最伟大的理论，并为其增添新的复杂性。1.基因并不能决定一切。

1990年，一个国际科学家小组启动了一个雄心勃勃的研究项目。他们打算对整个人类基因组进行测序，以确定33亿个碱基对的序列。我们知道正是DNA上的这些碱基负责编码我们体内的每一种蛋白质。人们认为这部作品最终会揭示人的秘密，所以对它寄予厚望。考虑到我们这个物种的复杂性，估计人类基因组至少包含10万个基因。

这个名为“人类基因组计划”的项目于2003年公布了它的成果，比计划提前了两年。但它揭示的结果有些出人意料:人类只有大约22000个基因，比原先想象的要少得多，而且与其他哺乳动物相比，人类在基因数量上并无优势。

同时，科学家还发现，人类基因的这张“蓝图”并不能告诉我们一切。因为这些基因在我们身上并不都是功能性的，有些是活性的，有些是休眠的；即使是活跃，活跃程度也有差异；所以，虽然一段DNA所包含的基因不变，但它仍然可以用无数种不同的方式表达，就像一架钢琴，可以用26个键弹奏出无数美妙的音乐。所以，不是基因组中基因的数量，而是不同基因通过“活跃/休眠”组合的丰富性，造就了生命的复杂性。

过去有一种观点认为基因决定了我们的一切。但是我们对遗传学了解的越多，就越知道“基因决定论”(即只有基因决定我们命运的说法)是一个神话。对于给定的一组基因，基因本身保持不变，但自然环境可以激活一些休眠基因或关闭一些活跃基因，从而产生多种可观察的特征(即表型)。北极狐的毛色随着季节的变化而变化，捕食者的存在让水蚤长出了保护性的头盔和脊椎，都是这方面的例子。

甚至社会环境的改变也会导致基因表达的改变。例如，在黄蜂中，当蜂王死亡时，最老的工蜂会将自己变成新的蜂王。但这并不是唯一做出这种反应的人。事实上，当蜂王死亡时，所有工蜂的基因表达都会发生暂时的变化，就好像它们在争夺继承权一样。

当这些变化发生时，基因本身并没有发生变化，只是表达方式发生了变化，而这种变化是环境作用的结果。这种遗传的可塑性和灵活性是种群和物种生存的关键。2.进化能力也是可以学习的。

标准的进化论告诉我们，进化是一个盲目试错的过程:大自然创造了大量具有不同性状的个体，然后将它们交付给环境。环境决定了他们的生死，只留下最适合环境的个体。

然而，如果进化是盲目的，那么地球上的生命是如何在38亿年内进化成如此美丽复杂的生物的呢？以眼睛为例。眼睛是如此的精致复杂，一个“零件”出了问题，整个“机器”就报废了。仅仅靠盲目的试错，怎么能“组装”出这么精致的装置？比如视网膜终于进化出来了，可惜晶状体还没有，所以视网膜还是没用，会被大自然当做没用的东西抛弃，一切都得从头再来。只有当整个眼睛，包括晶状体和视网膜，已经进化并被证明对生存有用时，它才能被保存下来。如果有10个条件决定一只眼睛的用处，那么这10个条件都必须满足。如果是工厂加工的话，生产线上一次完成一件并不难，但是现在是盲目试错，成功的概率太小。过去进化论给出的答案是，自然界一直在发生大量的随机突变，进化时间如此之长，任何精致复杂的东西都可以通过盲目试错产生出来，这并不奇怪。

但也有人对此不服。比如，与达尔文几乎同时提出进化论的英国博物学家华莱士，就求助于某个超自然的神灵，譬如说智慧的造物主。他说，就好比精巧的钟表离不开钟表匠的精心设计，必定有一个智慧的造物主在有序地引导地球生命进化。这种观点在历史上叫“智慧设计论”。但智慧设计论太接近神创论，长期以来不被科学界接受。

人类基因组计划揭示的结果是，人类的基因远比设想的少。但也有人对此不满。比如和达尔文几乎同时提出进化论的英国博物学家华莱士，就求助于某种超自然的神，比如智慧的创造者。他说，就像精致的钟表离不开钟表匠的精心设计一样，必须有一个智慧的造物者有条不紊地指导着地球上生命的进化。这种观点在历史上被称为“智能设计论”。但智能设计理论过于接近神创论，长期不被科学界接受。人类基因组计划揭示的结果是，人类的基因比预期的要少得多。

由于遗传的可塑性，在胡蜂中，当蜂王去世时，最年长的工蜂会把自己变成新的蜂王。由于基因的可塑性，在黄蜂中，当蜂王死亡时，最老的工蜂会把自己变成新的蜂王。

有更好的答案吗？最近，英国生物学家理查德·沃森等人提出了一个非常创新的观点。他们说，地球上的进化一开始可能是盲目的，但几十亿年后，它变得聪明了。换句话说，进化能力是可以通过学习和积累经验来提高的。

我们先解释一下“进化变得更聪明”是什么意思。如前所述，进化是一个试错的过程。如果试错在任何时候都是盲目的，那么当然，进化根本就不是智能的，它的盲目和以往一样古老。但是如果试错是有选择性的，我们就说“进化变得更聪明”。以动物前肢和后肢的进化为例。我们知道，每种动物的前肢和后肢的长度都有一定的比例，如果不符合这个比例，就很容易被大自然淘汰。但大自然事先并不知道这种比例关系，只能通过大量的试错来选择。如果前肢和后肢的进化互不相关，前肢和后肢的长度组合那么大，试错的范围就太大了。但如果前肢和后肢的进化是相关的，偏离正常比例太远的组合根本不出现，那么试错的范围就会大大缩小。我们说，在这种情况下，进化变得更聪明、更高效。

那么，进化为什么可以学习，如何学习呢？沃森和其他人受到了脑科学的启发。

学习在本质上并不神秘。我们知道大脑是一个神经元网络。在神经网络中，学习包括调整神经元之间的连接(加强或削弱)。当一个连接被使用的次数越多，它就会变得越强。

生物体内的基因形成了一个类似的复杂网络。最近的一个发现是，每个基因并不是单独起作用的，它的活性受其他基因的调控；生物体的一个特征往往取决于许多基因的共同作用；这些基因一起形成了一个错综复杂的基因网络；自然选择有权决定如何构建最有效的基因网络(就像构建神经网络一样，哪些基因应该参与，哪些基因需要加强或削弱等等。).

以动物前肢和后肢的进化为例。如果决定前肢长度的基因是A，决定后肢长度的基因是B，经过多次试错，因为自然选择偏向于那些A和B建立了链接的基因网络，那些A和B没有建立链接的基因网络就会被淘汰。这样试错的范围就大大缩小了。由此可以说“进化变聪明了”。

考虑到基因之间的网络联系，沃森和他的同事建立了一个计算机模型来模拟自然选择。正如他们所料，进化和人工智能一样，可以通过学习和加强最佳尝试来让自己变得“聪明”。而且，这种能力的获得是自然而然的，不需要求助于超自然的神。

进化不是盲目的；进化可以通过学习具有智慧的某些特征；这是对本文原问题——“地球上的某些生命怎么会进化得如此复杂和微妙？”(未完待续)