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主题:自从达尔文以来的进化论的最重要进展 -- 心文连博

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家园 你的回帖才是提壶灌顶,送花

尤其这几段阐述,令人茅塞顿开:

自然的演化过程,如果我们特指地球的自然环境的话,其实真正起到作用的,不是其严酷的选择机制。我觉得最重要的是两点:

1. 一个适宜大部分生物体生存的宽松的自然环境。这样的环境使得大部分不重要的变异有机会能得到繁衍,从而保持生物圈的基因多样性

2. 地球环境多次的大幅度改变,使得某些不适应的生物绝种。http://www.ccthere.com/article/1760921

换句话说,变异不是因为为了适应环境改变而产生,在很多时候,相应的基因在环境改变之前就存在了。而当环境改变的时候,这些基因得以大规模的繁衍。所以什么样的基因会得到繁衍,取决于环境如何变化,以及我们的生物基因库里面有什么样的基因。正如哺乳动物虽然是在恐龙灭绝之后才大规模繁衍的,但是在这之前,也是一直存在的。只不过恐龙的灭绝,给哺乳动物腾出了生存空间而已。

至此,可以理解的是,1。演化是跳跃式的,但是变异是循序渐进产生的,换句话说,对变异群的筛选是以间断的形式发生的,表现出来的就是“突变”,而实际上这只是考古上的收集证据的不连贯而让人产生的错觉,就好像朋友家有十几岁的孩子,隔几个月不见长高了一大块,而其父母因为朝夕相处反而感不到长高。 2。变异的产生与通过繁衍而保留或通过个体的消失而被筛除,虽然是在个体基础上发生的,但基因变异是以群体的方式发生生物学上的作用,因而也应该以群体为观察对象,在生物种群内以付合统计学的规律“演化”着的。

用Richard Dawkins的观点看,生物个体的演化实际上是做为基因演化的载体与外在表现,就像那个在蚂蚁或蟑螂脑内的寄生虫,指挥着蚂蚁蟑螂去被更大的生物吞吃而继续其寄生的生涯,基因,或更确切的说是基因组群,对生物体的作用方式有着异曲同工之妙。于是,我们了解生物演化,在本质上对基因组群的演化在进行了解。

方舟子以前撰文提到过,达尔文的进化论最大的印证是在上个世纪分子生物学出现后才发生的。河里如果有分子生物学领域的出来讲解一下就好。同时,越来越多的人也对进化论为基础的基因变异的随机性产生了疑问,实在想不通就此信了上帝的也不在少数。但是我相信,正如那位2004年的河友所说,虽然依靠随机的长年累月撞大运很荒谬,这后面应该还有其他的规律在起作用。换句话说,虽然如你文中所说,变异是在自然选择发生之前就存在而不是因应环境而产生的变异,但如果不是随机的,则变异与环境的变更还是有一定的关系。注意这里说的变异不是生物个体,而是基因层次上的。那么,是不是在基因的下一层,在分子,原子,电子的层次面上有什么特定作用在与环境的改变对应呢?

Ville Kaila 和 Arto Annila仍然是在生物的个体层面上用热力学第二定律来解释,而且是在进化的全面图景上而不是物种个体上:

热力学第二定律有多种表达形式。在这篇文章里选取了其中的两种。一种是写成运动的微分方程,即表达为能量转换过程。在这种表达中,自然选择过程偏好那种在生态系统中使得熵更快增加的随机变化。第二种则写成积分形式,即表达为最小作用原理:通常来说,运动选取能量最小的路径。Kaila和Annila展示了如何通过化学热力学的方式将自然选择和最小作用原理联系起来。同一物种的不同变异个体会探索不同的路径以图最快的增熵。这些变异最终会聚集于最可能实现的那条路径上--- -这条路进肯定是最短的,并且能量变化最陡峭。它使得系统趋向均衡态,在生态体系中这种状态表示该系统具有合适数量的植物、食草生物和其它能量转换机制 (有生命的和无生命的),以保证该系统获得最高的能量耗散速度。(熵是对能量耗散的一种度量)。

在生物学语言中,两个类似的物种(即类似的能量转换机制)争夺相同的能量来源(例如食物),具有哪怕是微小效率优势的物种(例如爪子、牙齿等)将比另一方获得更多,即更多的能量流过优势物种。优势物种的数量将会增加。在物理表达中,这一过程被描绘成逐步和自然地选择更有效和更陡峭路径的能量流动。这个可从李雅普诺夫稳定性判据(Lyapunov stability criterion)推出的物理过程,就是生物学中的竞争排除原则(competitive exclusion principle)。有害变异将减少指向产生变异群体的能量流,使得未变异群体获得更强的竞争力,从而获得更多能量流。 研究者表示这一抽象理论只适用于对进化提供一个全面的图景,而不适合解释具体某个物种的进化过程。"

地球上的生物进化从简如繁,如你所说,唯有通过一次大的突发自然灾害才有可能把进化的已经很复杂,对环境适应的很“专业”的生物种群毁灭,让仍处与进化初级阶段的生物种群有机会开始新的进化生涯。比如说,哪里看到人类与蟑螂的基因组不同似乎没超过相同的,另外,所有会动的生物,从昆虫到天上飞水里游的,及人类自己,只要是长着或长过眼睛的,一律一边一个,呈对称方式,这说明地球上的现存生物种群绝大部分是地球某一时期,可能是某一次大灾难之后的同一个祖先来的,至少在眼睛这部分的基因同源。

举眼睛这个例子,是想探讨你前文说起的“偶然性”。如果这种对称式的眼睛生长模式不是同源基因的结果,另一个解释就是环境造成的,那么就是说,虽然有可能某个时期生物的眼睛各种方式都出现过,但适者生存的结果是,不同种群的生物不约而同地都进化成为长着一对对称的眼睛的样子。这虽然可以解释为一种“偶然性”,但至少在地球这个时期,其环境对进化产生的影响却是一个必然性,因为类似进化的数量庞大。

于是,智慧的产生,回到这个最初的话题,是不是也存在着必然性呢?会不会出现不只人类的智慧生物的进化呢?如果没有人类的“抢先”进化出智慧而对其他物种抑制,自然环境仍然“宽松”,会不会在几百万年的时间里接二连三的出现其他智慧的生物,比如大猩猩,海豚等? 这个问题当然我们永远不会知道了,因为自然环境本身就包括做为天敌的其他物种,而具备智慧的人类可以说是地球上所有物种的天敌。对于地球上的除人以外的物种来说,从今以后只有一种“适者生存”方式了,那就是针对于人类相共存的进化,这方面的佼佼者非猫狗莫属。

因此我们今天看到的人类的智慧,也许并不是什么小概率事件,只不过人类智慧的边际效应彻底改变了地球的生态换景,从这个意义讲,人类对地球的改造如同地球经历了一场自然灾害,比如小行星撞地球什么的,这之后进化的复杂的生物都出现了不适应的现象而逐渐灭绝,反而是进化的简单的生物还有改变方向继续进化的空间,向着与人更适应的方向进化。做为人类也许我们只是幸运,如果是大猩猩先一步出现了智慧,现在进动物园的就该轮到我们人类了,而遍及五大洲四大洋的猩口以亿计的大概就是大猩猩了。

我这里天马行空,满嘴跑火车,让你见笑了。 以后再聊一聊人类以后进化包括存在于生物(生命)体之外的智慧,我相信这两者是有关联并很可能是人类未来。iRobot结尾也暗示了这一点,未来人类抛却了碳水化合物的生物体,自我改造出了以硅化合物为主的生命载体。到那时,智慧可以说已经存在于生物的进化之外,更不用说基因了,而且什么是生命也要重新定义了。就是在今天,自从人类发明的语言文字后,智慧的“进化”已经大部分的摆脱了做为生物体的人的束缚,而以自己的步伐在进化着,只是这个进化仍然要在人的这个栽体上才有可能实现,或者说,智慧已经取代了基因而引领着人类的进化。其实,这个观点也是Richard Dawkins提过的,叫meme。

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