最近看到一个从学习的角度看生命演化史的假说，非常有趣，介绍给大家。
生命演化史
最后一个生命的普遍祖先（The last universal common ancestor）简称为LUCA。
LUCA并不是地球上的第一个生命，而是当时唯一仍然有活后代的生物。尽管没有LUCA的特定化石证据，但可以通过比较所有现代生物及其后代的基因组进行研究。2016年的一项研究确定了LUCA中最可能存在的355个基因，这些基因描述了一种复杂的生命形式，具有许多共同适应的特征，包括转录和翻译机制。将信息从DNA转换为RNA到蛋白质。研究得出的结论是，LUCA可能生活在海底岩浆流附近深海喷口的高温水中。
最初LUCA只会自我复制，能量由岩浆喷发口提供，慢慢演化为由DNA存储模型，由蛋白质实现模型功能且可以独立获得能量的古代细菌，逃离喷发口。
一个可以自我复制的个体出现，它必然会迅速地在海洋里到处扩散它的拷贝。复制不是完美的，中间总会出错，而且这样的错误是积累性的。随着错误的产生和扩散，我们得到了几类种群，而不是清一色全都一样的复制品。不过它们都是同一个祖先的“后裔”。
这些带有错误的品种数量并不是平均的，有哪些品种会有更多成员呢？长寿的、复制效率高的和复制精确度高的，这被称为“进化趋向”。这里我们应该指出，进化虽然听起来是件“好事”，但事实上并没有什么东西“想要”进化，进化是偶然发生的。可以粗略地将其理解为复制的错误发生了，然后自然选中了其中的有些“错误”。
LUCA的后代在很长一段时期都是厌氧菌，因为当时的大气成分中含氧量很低。但在约26亿年前，LUCA后代中有一类叫做蓝绿菌的分支演化出了光合作用，光合作用可以用太阳能将光和二氧化碳转化成养料的同时排出氧气。有光合作用的加持，蓝绿菌相当于拥有了无限的能源，数量爆炸式增长。地球的氧含量也随之不断增加，这被称为大氧化事件。空气中的温室气体甲烷以氧化的方式被大量消耗，使地球出现了最严重且持续时间最长的冰河时期，称为“休伦大冰期”。
大氧化事件对于当时的生命并不是好事，因为氧气对于当时的生命来说是毒气，大氧化使得地球上的生命几乎全部灭绝。
休伦大冰期结束3亿年后，部分幸存的细菌演化出了与光合作用完全相反的呼吸作用，呼吸作用与光合作用最终将氧气平衡到了21%左右。
某些好氧菌被更大的细胞整体吞噬后形成内共生关系，变成专门提供能量的线粒体，而蓝绿菌被大细菌吞噬后形成了叶绿体，这些大细胞慢慢演化成了真核细胞。之后的很长一段时间，地球上的生命几乎没有什么变化，被称为“无聊的十亿年”。直到距今5.4亿年前的寒武纪，突然涌现了各种各样的动物，一系列与现代动物形态基本相同的动物不约而同地出现，形成多种门类动物同时存在的繁荣景象，称为“寒武纪生命大爆发。”
学习的角度看演化史
达尔文主张的演化是渐进的，为什么会有大爆发现象呢？一个从学习角度的假说似乎可以解释。
这要从熵增原理说起，熵通常被解释为无序的量度，即混乱程度。熵增原理是指：不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。听起来很复杂，但实际上就是自然过程中混乱程度不会减小。将此原理用于生命上，薛定谔在《生命是什么》中首次提出了“生命以负熵为食”，指生命从环境摄入高级形态的能量，将低级形态的能量排给环境，实际从环境摄取了负熵。
从学习的角度来看，生命获取的不仅仅是能量熵，还有信息熵，生命演化过程就是获取信息能力的提升过程。
第一套学习系统——演化
从减熵的角度看，维持生命的关键并非演化本身，而是演化所提供的信息。演化是第一个允许生命获取信息的机制，但它是在一代代的自然选择中缓慢而低效地与环境“互动”的，获取信息的能力很弱。
在“无聊的十亿年”中，低等生物虽然有涌现成为高等生物的趋势，但是都遇到了一个瓶颈，那就是随机突变的单细胞无法达到涌现成复杂多细胞生物所需要的稳定性。（涌现是指许多小实体相互作用后产生了大实体，而这个大实体展现了组成它的小实体所不具有的特性，可以理解为量变引起质变）
这时有性生殖出现了，有性生殖在稳定整体的基础上增加了差异性，同时抑制单个细胞变异。但此时的多细胞生物不能大范围移动，只能和近处的个体“近亲结婚”，会因为无法提供足够的差异性而导致演化速率太慢而灭绝。当多细胞生物大范围移动后，环境也会随着移动而改变，个体会因为之前的模型无法预测新环境的信息而死亡。要么因为“近亲结婚”演化过慢灭绝，要么因为不能适应新环境死亡，处于这种两难境地的低等生物始终无法形成更复杂的生命系统。
第二套学习系统——神经网络
直到寒武纪之前的埃迪卡拉纪（6.35-5.41亿年前）演化出了神经细胞，众多神经细胞形成的神经网络加快了学习环境模型的速率。到了寒武纪初期，高级感官相继产生，比如当时的顶级捕食者奇虾（Anomalocaris）就演化出了眼睛。有了高级感官的多细胞生命可以实时观察四周获取信息，这就允许个体在新环境中用上一时刻信息来预测下一时刻信息的模型。
这种实时预测信息让捕食者和被捕食者形成更激烈的军备竞赛关系，没有演化出眼睛的捕食者要靠甲壳和伪装来增加成活率，而捕食者又需要演化出更坚硬的爪子和利牙、更高分辨率的眼睛。但无论是捕食者还是被捕食者都会受到制约：靠太阳获能的细菌被小生物吃掉，小生物被大生物吃掉，食物链顶端的捕食者又会因为吃光小生物而饿死。食物链的相互制约关系抑制了优势物种，避免发生像当初大氧化一样的生物灭绝事件（休伦大冰期）。
从第一套学习系统（演化）到第二套学习系统（神经网络）至少经历了20亿年的不断试错，神经网络在此之后依然不断完善，如今已经发展成人类大脑。
本文是从信息减熵的角度的假说，猜测了寒武纪生命大爆发原因，没有人能知道当时真正发生了什么，但可以体会到生命的学习能力来之不易。
