前言
从纸上感受大自然的魅力。——读《自私的基因》有感。
设计一个程序,每次随机产生一个字符,在无限的时间下可能产生一篇和本文一模一样的文章。
但是时间是有限的,宇宙也有边际和终结的时刻。
那么,生物如何从随机碰撞的粒子中诞生?
地球上有一种蝉,它们在地底蛰伏长达17年,然后破土而出,繁殖产下后代便死去。为何在地底蛰伏蛰伏的时间会是17年?不是16年、15年?
我们都知道人是由受精卵发育而来,那么受精卵如何决定分裂与分化的时刻?
对于这些奇怪的问题,我们尝试去研究、学习,并用一些理论去解释。
我们可以合理地相信某些理论,因为我们需要其提供的解释,特别是它是目前能提供的最佳解释。
进化论不一定是正确的,或许世界确实存在全能的神,但是目前进化论最好地阐述了生物的由来。
正文
生物是如何产生?
我们知道,物质是由原子构成的。
如果一组原子因某些影响(随机、能量)形成稳定的组合模式——分子,那么这种模式就会保存下来。
最初的时候,仅仅是选择稳定的分子,我们把稳定分子组成的环境叫成“原始汤”。
在某个时刻,一个非凡的分子偶然形成。它并不是分子中最大,也不是最复杂的,但它具有一种特殊的能力——复制。或许这种可能性出现的概率非常低,但是巨大的分子数量和漫长的时间,使得这种极低的可能发生。我们把这种特殊的分子叫做复制因子。
复制因子以指数级的速度增长,很快便充斥在原始汤的各个角落。
但原始汤的分子构件是有限的,有些复制因子尝试通过化学的手段分解其他分子,并利用分裂出来的构件来复制自己。这些分解者在消灭竞争对手的同时摄取食物。其他的复制因子也学会了把自己裹在一层蛋白质之中来保卫自己。
这也许就是第一批生命细胞的成长过程。复制因子为了生存,为它们自己制造容器,即赖以生存的运载工具。
能够生存下来的复制因子都是那些为自己构造了生存机器以安居其中的复制基因。最原始的生存机器也许仅仅是一层保护衣。后来,新竞争对手陆续出现,它们拥有更优良、更有效的生存机器,因此生存斗争随之逐渐激化。生存机器的体积越来越大,其结构也渐臻复杂。这是一个积累和渐进的过程。
通过逻辑推演,我们可以推导这种分解的手段必然是有一定的代价,从而才能达到分解者A与被分解者B的平衡。因为,当生物A的分解是没有代价的时候,那么随着时间的推移,生物B则将淘汰。此时环境被生物A充斥,那么大自然会演化出来新的生物C,并且生物C是可以分解生物A。
故而自然界中存在消费者和生产者。
原始的复制因子就是生命的祖先。
生物是复制因子进化的产物,而事实上没有什么物质主观上愿意进化。
进化是偶然发生的,与意愿无关。复制因子只是忠实地传递大自然的选择。
复制因子的特点?
复制因子在不断复制、扩散的过程中,逐渐朝着三个方向进化:
一、复制因子能存在较长时间;
二、复制因子能迅速地复制;
三、复制因子能准确地复制;
朝着这三种稳定性发展进化的复制因子能够以更高的比例存在原始汤中,随着时间推移,长寿、准确、快速的复制因子越来越多,我们称之为“自然选择”。
差错是进化的可能,生物书也叫“基因突变”。复制因子在复制过程中,有一定的可能会产生差错,并且这个差错会被复制因子准确的复制所累积。差错可能会让复制因子更好的扩散,也可能让复制因子陷入困境。
复制因子的天性是准确地复制自身,可能存在的差错让某些复制因子走上不同的“道路”,而复杂的环境对不同的“道路”进行筛选,促成了复制因子的“进化”。
如今的复制因子
在经过千万年的进化,复制因子相互协作,寄居在同一个“生存机器”内以隔绝外界的影响,通过迂回、婉转的方式影响生存机器,寻求共同的生存,我们称它为“基因”,也叫DNA分子。
DNA分子有两件重要事情:
第一,它们进行复制,不断地复制。从原始汤到现在,复制从未停止。DNA分子对复制轻车熟路,一个成年人有1000万亿个细胞,这些全部是由一个受精卵复制而来。
第二,它们监督蛋白质的合成。蛋白质在原始汤的环境里可能仅仅是复制因子为了保护自身,但是在DNA分子的精密控制下,它构成了复杂的生存机器。蛋白质不仅是构成生存机器的主要成分,还对细胞内一系列化学反应进行控制,在适当的时候对化学过程进行催化或者停止。
如今,基因控制着生存机器的制造,并且不允许后天获得的认知进行遗传。无论生存机器一生多么辉煌,不能有丝毫的记忆遗传给后代。
生存机器就只是基因保持自己不变的一种手段。
生存机器的存在时间是短暂的,但基因本身却能长期存在。
它们的道路相互交叉再交叉,在一次次繁殖中,延续生存下去。
机器为什么会老化?
为什么基因需要通过生殖去扩散自身,而不是直接让生存机器长久地存在?
有可能,衰老是因为个体一生中发生的有害复制错误积累;
也有可能,衰老是某些有害基因的影响。
一个DNA分子不能永久存在,世界总是存在各种外力,只是光照,时间够长也能让这个分子分解。
但它一直复制,那么便能以另外一种方式一直“存在”。
或许会复制失败,或许会复制错误,或许新的老的分子都会分解,可是正确的它终究占据了大部分。一个将死之人,体内正常复制的分子远远大于非正常复制的分子。
可以猜测,我们并不是因为有害复制的积累,而是其他原因导致。
换一个视角,从基因存在的角度出发。我们知道,基因在不同生命的周期,会有不同的分化。
这个分化并不是完美的分化,而是长时间的进化所积累的经验。
容易知道,成功的基因,是指能正常分化到繁殖期以后。失败的基因,则是存在各种致命因素,导致无法再在安全的环境下分化到繁殖期之后。
通过自然选择之后,身体健康的自然而然遗传下去。
但是,这种分化依旧是不完美的。
随着年纪的增长,基因的经验越来越少。这时候繁殖的机会越来越少。
需要注意的是,基因的分化是有一张时间表格,并不是一直维持一个形状,同时基因的分化也是不圆满的。
一个年纪较大的个体有足够的时间至少进行过若干次生殖之后,致死基因的作用才表现出来,那么这一致死基因在基因库中将仍旧是成功的。例如,使老年个体致癌的基因可以遗传给无数的后代,因为这些个体在患癌之前就已生殖。而另一方面,使青年个体致癌的基因就不会遗传给众多的后代;使幼儿得致死癌症的基因就不会遗传给任何后代。
从宏观的角度看,老化有利于基因的重新设计,适应新的环境。
生物为何会死亡的源头,也只是为了基因更好的存在。
基因如何影响生物?
假如,未来人类发现一颗远在200光年之外的文明星球,从地球发过去的所有信息都需要经过200年的时间才能到达,那么要用什么的方式进行交流?
一种可能的解决方案,是把人类的信息集合在一起,形成一个能应对大多数问题的AI,由AI去和其他文明交流,并且这个AI可以不断的接受人类的信息进行完善。
同样是为了适应复杂的环境,基因构造了一个大脑,由大脑来进行决策。基因影响生物的行为,基于蛋白质构造,但也仅限于蛋白质构造。
在生物面对复杂的生存情况时,基因只能袖手旁观。
回到刚刚举的例子,AI在和文明交流的过程中,它拥有地球赋予他的所有信息,但是这些信息并不能包括所有情况,同时AI也无法及时请求地球,只能依靠AI完全独立的进行决策和行动。那么地球必须事先把指令写入AI的程序。
大自然中,有些普遍性的情况是可以预见的。
北极熊基因可以预知,它们未来依托的生存机器将会生存在寒冷的环境。
但是,这种预测并不是基因进行思维的结果,基因从不思维。
北极熊基因只是习惯性地为生存机器准备厚厚的皮毛,因为在过去的生存机器内它们也一直是这样做的。而这也是为什么它们仍然能存在于基因库的原因。
只是在外面看来,北极熊基因“预见”到生存环境的寒冷。
在大自然复杂的世界中,对未来作出预测是有一定风险的。
生存机器的每次决定都是赌博行为,基因有责任事先为大脑编好程序,以便大脑作出的决定多半能取得积极成果。在进化的赌场中,使用的筹码是生存,严格说来,是基因的生存,也可以说是个体的生存。比如斑马到河边喝水,守候在水里的鳄鱼就有可能会袭击斑马;如果斑马不去,就得面临身体缺水的情况。
如何预测未来是个难题,为了生存,基因预先赋予生存机器一种学习能力。基因通过预先告诉生存机器,糖分、温暖、微笑是好的,饥饿、寒冷、哭声是不好的。同时,基因告诉生存机器,凡是能产生好的行为,要多做,同时规避那些会产生疼痛、饥饿的事情。
这里可以举跑步的例子来说明,当人刚开始跑步的时候,身体产生的是愉悦的信息,因为适量的运动是有益身体并且有利于获取更多食物的。但是几分钟之后,身体会产生疲惫的信息,这是为了避免因为过度投入能量,比如说可能猎食的生物具有较好的体能。
感到疲惫的时候,如果坚持一会,这种疲惫感又会慢慢消失。因为身体可能是处于被猎食的状态,又或者即将追到猎物。
继续跑一段时间,又会陷入疲惫的状态,身体会不断释放疲惫的信息,由大脑来决定是否继续运动。
总结
个体是不稳定的,它们在不停地消失。
染色体是一副临时组合的牌,随着个体的消失而湮没,但也随着遗传重新洗牌而仍存在。
基因不会被交换所破坏,只是调换伙伴再继续前进。
复制是累积的基础,差错是突变的可能性,复制因子通过复制累积了差错,环境通过生存法则进行筛选,复制因子得以进化。
基因是复制因子,而我们则是它们的生存机器。
我们会老去、消失,而自私的基因“永存”。
后记
我们知道,人类现在已经不再完全受基因的控制,那么是拯救了人类?
人类中的女性是天生的侦探,能从蛛丝马迹中推测出来男性的不轨行为,这种天性由何而来?
大自然中的存在合作关系——共生,它们又是如何从博弈的囚徒困境中走出来?
书上有着详细的答案。