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06 普適達(dá)爾文主義 1982年,在查爾斯·達(dá)爾文逝世100周年之際,他的母校劍橋大學(xué)為他舉辦了一個(gè)逝世100周年紀(jì)念大會(huì)。我在這個(gè)會(huì)議上的演講,略加編輯收錄進(jìn)了稍后出版的會(huì)議論文集《進(jìn)化:從分子到人》。

基于統(tǒng)計(jì)學(xué)上的證據(jù),人類普遍相信,在浩瀚宇宙之中,生命已經(jīng)出現(xiàn)過很多次了。無論來自外太空的生命的外在形式如何千差萬別,仍然可能存在某些對(duì)所有地方的所有生命來說都至關(guān)重要的共同原則。我認(rèn)為,其中最突出的一個(gè)原則,應(yīng)該就是達(dá)爾文主義。達(dá)爾文的基于自然選擇的進(jìn)化論不只是一種僅能解釋地球上的生命的存在和形式的“地方性理論”;相反,它很有可能是唯一能夠?qū)ξ覀冋J(rèn)為與生活有關(guān)的一切現(xiàn)象都給出充分解釋的理論。

在這篇論文中,我關(guān)注的不是其他行星的各種細(xì)節(jié)。我不會(huì)推測(cè),構(gòu)成外星生命的基本生物化學(xué)物質(zhì)是不是基于硅鏈結(jié)構(gòu)的,也不會(huì)推測(cè)它們的神經(jīng)生理學(xué)特征如何。我在這里所采用的普適的宇宙視角,核心就是將達(dá)爾文主義對(duì)地球上的生物學(xué)的重要意義加以戲劇化的擴(kuò)展,而且選取的例子也主要來自地球生物學(xué)。當(dāng)然,同時(shí)我還認(rèn)為,“外太空生物學(xué)家”在對(duì)外星生命進(jìn)行猜測(cè)時(shí),應(yīng)該更多地采用進(jìn)化推理。他們的論著大多汲汲于推測(cè)“外星人”怎樣生活,卻很少去推想外星生命可能會(huì)怎樣進(jìn)化。因此,你可以將我這篇論文視為對(duì)達(dá)爾文主義自然選擇理論對(duì)宇宙中的生命的普遍意義的一個(gè)論證,也可以將其視為對(duì)“進(jìn)化太空生物學(xué)”這門新學(xué)科的一個(gè)初步論證。

說到底,恩斯特·邁爾所說的“生物學(xué)思想的成長(zhǎng)”,其實(shí)主要是達(dá)爾文主義戰(zhàn)勝其他關(guān)于生命存在的備選解釋的一連串故事。保證這種勝利的主要武器通常被認(rèn)為是證據(jù)。拉馬克主義理論之所以被認(rèn)為是錯(cuò)誤的,主要是因?yàn)樗募僭O(shè)從事實(shí)角度看是錯(cuò)誤的。用邁爾本人的話來說:“如果接受拉馬克的前提假設(shè),那么作為一個(gè)關(guān)于適應(yīng)性的理論,拉馬克的理論與達(dá)爾文的理論同樣合理。然而不幸的是,事實(shí)證明,這些前提假設(shè)是無效的。”不過,我認(rèn)為我們還可以說得更絕對(duì)一些:即使接受拉馬克的前提假設(shè),作為一個(gè)關(guān)于適應(yīng)性的理論,拉馬克的理論也不像達(dá)爾文那樣合理。與達(dá)爾文的理論不同,拉馬克的理論從原則上說無法完成我們認(rèn)為一個(gè)關(guān)于適應(yīng)性的理論應(yīng)該有能力完成的任務(wù)——解釋有組織的、適應(yīng)性的復(fù)雜生命體的進(jìn)化。我還認(rèn)為,除了自然選擇理論之外,所有關(guān)于進(jìn)化機(jī)制的理論都沒有比拉馬克的理論好到哪里去,因?yàn)檫_(dá)爾文主義是建立在一個(gè)更安全的基座上的,那不是僅僅依靠事實(shí)就能實(shí)現(xiàn)的。

剛才我說到,各種關(guān)于進(jìn)化的理論都要面臨能不能完成我們要求它們完成的解釋任務(wù)的考驗(yàn),你可能會(huì)問,這里所說的任務(wù)是什么?每個(gè)人心目中的答案都可能不一樣。例如,有些生物學(xué)家對(duì)“物種問題”感到興奮,而我自己從來沒有產(chǎn)生過把這個(gè)問題當(dāng)作一個(gè)“奧秘”來看待的熱情。對(duì)于有些人來說,任何一個(gè)關(guān)于進(jìn)化的理論的主要內(nèi)容都必定是對(duì)生命多樣性的解釋,即所謂的分支進(jìn)化學(xué)。而其他人則致力于提出理論去解釋觀察到的基因組分子結(jié)構(gòu)的變化。我不會(huì)試圖讓所有人都放棄自己的觀點(diǎn),轉(zhuǎn)而支持我的觀點(diǎn)。我所能做的,就是明確地?cái)[出我的觀點(diǎn),然后給出清晰的論證。

我同意約翰·梅納德·史密斯的觀點(diǎn),即任何關(guān)于進(jìn)化的理論的“主要任務(wù)都是解釋復(fù)雜適應(yīng)性,即解釋威廉·佩利(William Paley)用來論證一定存在一個(gè)創(chuàng)造者的證據(jù)的一系列事實(shí)”。我有時(shí)候會(huì)想,像我這樣的人也許會(huì)被貼上“新佩利主義者”的標(biāo)簽,又或者會(huì)被稱為“改宗的佩利主義者”。因?yàn)槲覀兺馀謇挠^點(diǎn),即復(fù)雜適應(yīng)性需要一種非常特殊的解釋:或者是佩利所說的那個(gè)大寫的設(shè)計(jì)者,或者是引入自然選擇,讓它來完成設(shè)計(jì)者的工作。偶爾,我也會(huì)遇到一些生物學(xué)家,他們竟然看不到這種力量,這令我非常震驚。日本著名遺傳學(xué)家木村資生(Motoo Kimura)就是一個(gè)例子。木村資生是所謂的中性進(jìn)化論的主要倡導(dǎo)者,他說,種群中的基因頻率的變化,大部分都不是自然選擇所致,而是中性的;新的變異之所以會(huì)在種群中占主導(dǎo)地位(即遺傳變化),并不是因?yàn)樗鼈冊(cè)谶M(jìn)化上有優(yōu)勢(shì),而是因?yàn)殡S機(jī)漂移。這種說法在一定意義上也許沒錯(cuò)。不過,在他為《分子進(jìn)化的中性理論》(Neutral theory of molecular evolution)一書撰寫的導(dǎo)言中,木村資生又做出了妥協(xié):“這個(gè)理論并不否認(rèn)自然選擇在適應(yīng)性進(jìn)化過程中的決定作用。”但是據(jù)約翰·梅納德·史密斯所說,木村資生其實(shí)是極不情愿做出這種妥協(xié)的——事實(shí)上,他是如此不情愿,以至無法動(dòng)筆寫下上面那句話,他是請(qǐng)他的美國(guó)同事詹姆斯·克勞(James Crow)代筆寫下那句話的!木村資生,以及其他狂熱支持中性理論的生物學(xué)家,似乎完全不能理解功能上接近完美的生物適應(yīng)性的重要意義。他們莫非從來沒有見到過竹節(jié)蟲、翱翔在天際的信天翁、蜘蛛網(wǎng)……這樣的東西?對(duì)他們來說,設(shè)計(jì)錯(cuò)覺似乎是無關(guān)緊要的、可有可無的“添頭”。而對(duì)我以及其他博物學(xué)家(其中也包括達(dá)爾文,他們對(duì)我教益良多)來說,生物設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和完美性卻是生命科學(xué)的核心和樞紐。在我們看來,那些令木村資生覺得興味盎然的進(jìn)化變化,只相當(dāng)于將文字的字體重設(shè)一下而已。對(duì)我們來說,文字是以新羅馬體呈現(xiàn)的,還是以赫維提卡體呈現(xiàn)的,并不重要;真正重要的是,文字的含義到底是什么。木村資生也許沒有說錯(cuò),只有少數(shù)進(jìn)化變化是適應(yīng)性的。但是,請(qǐng)你發(fā)發(fā)慈悲吧!真正重要的難道不是這些“少數(shù)派”嗎?事實(shí)上,復(fù)雜適應(yīng)性很可能就是生命本身是否存在的最佳鑒別性狀。

作為生命的鑒別性狀的復(fù)雜適應(yīng)性

如果你在宇宙的任何一個(gè)地方發(fā)現(xiàn)了這樣一種東西——它的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,外觀呈現(xiàn)出為某個(gè)特定的目的而設(shè)計(jì)出來的強(qiáng)烈特征,那么我們就可以判斷這種東西是活著的(有生命的),或者是曾經(jīng)活過的,又或者是由活著的其他東西制造出來的。化石和文物就應(yīng)當(dāng)包括在內(nèi),因?yàn)闊o論在哪個(gè)星球上發(fā)現(xiàn)它們,我們都可以把它們視為生命(曾經(jīng))存在的證據(jù)。

復(fù)雜性原本是一個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)上的概念。一個(gè)復(fù)雜的事物,等同于一件在統(tǒng)計(jì)學(xué)上不可能發(fā)生的事情,即成為現(xiàn)實(shí)的先驗(yàn)概率極低的事物。一個(gè)人全身有1027個(gè)原子,將這么多的原子組成一個(gè)東西的可能方式顯然多得不可思議。在所有這些可能的方式中,只有極少數(shù)會(huì)被認(rèn)為是組成人體的正確方式。但是,這種極低的先驗(yàn)可能性并不是根本所在。任何已經(jīng)存在的原子的配置都是后驗(yàn)的、唯一的,從事后來看是“不可能的”。因此,在所有可能的組織這1027個(gè)原子的方式中,僅有極小一部分有可能構(gòu)成保持自身存在并復(fù)制自身的那類機(jī)器。那些活著的東西,不僅從事后的角度來看在統(tǒng)計(jì)上是不可能的,而且這種統(tǒng)計(jì)上的不可能還受到了設(shè)計(jì)的先驗(yàn)約束的限制,因此,它們是“自適應(yīng)地”復(fù)雜的。

“適應(yīng)主義者”這個(gè)術(shù)語最初是一個(gè)貶義詞。用理查德·路翁亭的話來說,“適應(yīng)主義者”是指這樣一種人,他們“在沒有進(jìn)一步的證據(jù)的情況下,就直接假定生物體在形態(tài)、生理和行為上的所有方面的特征都是對(duì)它們面臨的問題的‘自適應(yīng)最優(yōu)解’”。我在其他地方已經(jīng)對(duì)路翁亭的這個(gè)定義給出了回應(yīng)。在這里,我暫且將自己當(dāng)成一個(gè)更弱意義上的適應(yīng)主義者:我認(rèn)為生物體在形態(tài)、生理和行為上的所有特征都是它們解決問題的適應(yīng)性方法。這一點(diǎn)是無可爭(zhēng)議的。同樣的道理,一位動(dòng)物學(xué)家可以專門從事脊椎動(dòng)物研究,那并不會(huì)剝奪無脊椎動(dòng)物生存的權(quán)利。我之所以只關(guān)注這種無可爭(zhēng)議的適應(yīng)性,是因?yàn)槲覍⑺鼈兌x為我們?cè)谟钪嬷腥魏蔚胤娇赡馨l(fā)現(xiàn)的一切生命的工作鑒別性狀,就像脊椎動(dòng)物學(xué)家會(huì)特別關(guān)注脊骨一樣,因?yàn)榧顾枋撬屑棺祫?dòng)物的鑒別性狀。我還需要一個(gè)無可爭(zhēng)議的適應(yīng)性的例子,在這里,我選擇了“久經(jīng)考驗(yàn)且備受尊崇”的眼睛,它將一如既往地為我的論證服務(wù),就像它曾經(jīng)為達(dá)爾文和佩利的論證服務(wù)一樣。佩利曾說過:“就像我們通過對(duì)鐘表的分析能夠了解的一樣,眼睛也提供了完全相同的證據(jù):眼睛就是為了視物而創(chuàng)造出來的,正如望遠(yuǎn)鏡是為了協(xié)助眼睛視物而創(chuàng)造出來的一樣。它們都依托于同樣的規(guī)律——光線的透射和折射。”

如果在另一個(gè)星球上發(fā)現(xiàn)了類似的儀器,則需要一些特別的解釋。要么必須用存在一個(gè)神來解釋這個(gè)宇宙,要么必須用存在某種“盲眼”的物理力量來解釋宇宙,而且這種“盲眼”的物理力量還必須以某種特殊的方式進(jìn)行配置,而無生命物體則不需要如此。

經(jīng)過海水的不斷沖刷而拋光成形的透明鵝卵石,也可以作為鏡頭來使用,幫我們觀察真實(shí)的物體。但是,它成為一種有效的光學(xué)設(shè)備這個(gè)事實(shí)并不是特別有趣,因?yàn)榕c眼睛或望遠(yuǎn)鏡不同,它太簡(jiǎn)單了。要解釋它,我們不會(huì)覺得需要援引任何類似于設(shè)計(jì)概念的東西。眼睛和望遠(yuǎn)鏡都有很多個(gè)組成部分,而且所有的組成部分都需要相互配合,以便實(shí)現(xiàn)特定的最終功能。拋光的鵝卵石所擁有的相互適應(yīng)的特征則要少得多:只要有透明度、高折射率和將石頭表面拋光成適當(dāng)?shù)那嫘螤畹奈锢砹α康呐既唤M合,也就足夠了。反對(duì)這種觀點(diǎn)的力量可能并不是特別強(qiáng)大,因此不需要什么特別的解釋。

這里我們不妨比較一下統(tǒng)計(jì)學(xué)家對(duì)“P值”的處理。科學(xué)實(shí)驗(yàn),尤其是生物科學(xué)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn),一直都面對(duì)著這樣一種懷疑:實(shí)驗(yàn)中得到的結(jié)果也許只能歸為運(yùn)氣。舉個(gè)例子。現(xiàn)在有一個(gè)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn),對(duì)照組的100名病人都服用某種實(shí)驗(yàn)藥物,而控制組的100名病人服用看上去完全一樣但不包含有效成分的安慰劑。如果對(duì)照組中有90名病人的病情都有所好轉(zhuǎn),而控制組中只有20名病人的病情有所好轉(zhuǎn),那么能不能說這種藥物是有效的?還是僅是運(yùn)氣所致?統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的目的就是計(jì)算出,如果藥物真的沒起任何作用,你仍然可以得到你所得到的結(jié)果(甚至是更好的結(jié)果)的概率是多少。“P值”就是這個(gè)概率。“P值”越低,你所得到的結(jié)果純粹是運(yùn)氣所致的可能性就越低。“P值”為1/100或更低的結(jié)果時(shí),通常可以直接視為證據(jù),但是這個(gè)截?cái)帱c(diǎn)是武斷的。“P值”為5/100時(shí),就可以認(rèn)為結(jié)果是能夠說明一些問題的。對(duì)于那種看上去非常奇異的結(jié)果,例如遠(yuǎn)距離心靈感應(yīng)的成功演示,必須要求“P值”遠(yuǎn)低于1/100。對(duì)于實(shí)驗(yàn)中觀察到的某種效應(yīng),何種P值水平下的證據(jù)是可以接受的?這個(gè)問題一定意義上是一個(gè)主觀判斷題,其中的爭(zhēng)議很大程度上取決于不同統(tǒng)計(jì)學(xué)家的不同口味——巧合程度要恰到好處,太大太小都會(huì)招致“不舒服”。但是,無論你是一個(gè)謹(jǐn)慎的統(tǒng)計(jì)學(xué)家還是一個(gè)大膽的統(tǒng)計(jì)學(xué)家,都會(huì)存在某種復(fù)雜適應(yīng)性,它們的“P值”,它們的巧合程度之低,給人留下的印象非常深刻,以至沒有任何人在做出存在生命(或者存在由活著的生物設(shè)計(jì)的文物)的判斷時(shí)會(huì)有任何的遲疑。因此,我對(duì)生命復(fù)雜性的定義是,“這種程度的復(fù)雜性不可能僅因?yàn)閱渭兊那珊隙霈F(xiàn)”。就本文的目的而言,任何一個(gè)關(guān)于進(jìn)化的理論都必須解決的問題可以表述為:生命的復(fù)雜適應(yīng)性是如何出現(xiàn)的。

在出版于1982年的著作《生物學(xué)思想發(fā)展的歷史》(The Growth of Biological Thought)一書中,恩斯特·邁爾列出了生物學(xué)史上曾經(jīng)出現(xiàn)過的六個(gè)彼此有明確區(qū)別的關(guān)于進(jìn)化的理論,這對(duì)我們的討論非常有益。在本文中,我將用邁爾列出的這六個(gè)理論的名稱來作為一些小節(jié)的標(biāo)題。對(duì)于這六個(gè)理論中的每一個(gè),我都不會(huì)問它有什么證據(jù)(無論是支持該理論的證據(jù),還是證偽該理論的證據(jù)),相反,我只會(huì)問這樣一個(gè)問題:這個(gè)理論從原則上來說能不能解釋復(fù)雜適應(yīng)性的存在。我將按順序分別討論這六個(gè)理論,然后得出結(jié)論:只有第六個(gè)理論,即達(dá)爾文主義的自然選擇理論,能夠完成上述任務(wù)。

理論1:日臻完善的內(nèi)在能力或動(dòng)力

對(duì)于現(xiàn)代人來說,這根本算不上一個(gè)真正的理論,因此我也不會(huì)花費(fèi)筆墨討論它。它完全是神秘主義的,沒有解釋任何東西,也沒有假定要從什么假設(shè)開始解釋。

理論2:用進(jìn)廢退,再加上獲得性狀遺傳

為了便于討論,我將把這個(gè)理論分解為兩個(gè)部分來剖析。

(1)用進(jìn)廢退

用進(jìn)廢退是人們觀察到的一個(gè)事實(shí):在這個(gè)星球上,生命體有時(shí)會(huì)因?yàn)椴粩嗟挠?xùn)練而變得能夠更好地適應(yīng)環(huán)境。例如,經(jīng)常鍛煉的話,肌肉往往會(huì)更發(fā)達(dá)、更強(qiáng)健;熱切地朝著樹梢生長(zhǎng)的枝條可能會(huì)變得更修長(zhǎng)。我們不難想象,如果這種后天獲得的改進(jìn)在某個(gè)星球上可以被納入遺傳信息,那么就有可能導(dǎo)致適應(yīng)性進(jìn)化。人們經(jīng)常將這種理論與拉馬克的觀點(diǎn)聯(lián)系起來,在本節(jié)和下一節(jié)中,我將對(duì)拉馬克主義給出兩個(gè)一般性的理論上的反對(duì)意見。由于我之前就已經(jīng)闡述過這兩種反對(duì)意見了,因此在這里只對(duì)它們進(jìn)行簡(jiǎn)單的概括。首先,所謂的用進(jìn)廢退原則是有很大的缺點(diǎn)的。

問題在于,用進(jìn)廢退原則所能提供的適應(yīng)是簡(jiǎn)陋和不精確的。例如,眼睛這樣的器官在進(jìn)化過程中必定會(huì)發(fā)生進(jìn)化改進(jìn),但它們的改進(jìn)真的能夠通過“用進(jìn)廢退”實(shí)現(xiàn)嗎?“使用”能提升透鏡的透明度嗎?不能,在你使用眼睛的時(shí)候,光子不會(huì)把它“清洗”干凈。透鏡和其他光學(xué)部件必須在進(jìn)化過程中逐步減小其球面和色差,這能夠通過增加使用來實(shí)現(xiàn)嗎?當(dāng)然不能。不斷重復(fù)使用可能會(huì)強(qiáng)化虹膜的肌肉細(xì)胞,但是不能建立起控制這些肌肉的精密反饋控制系統(tǒng)。一味地用彩色光束對(duì)視網(wǎng)膜進(jìn)行轟擊,并不能促進(jìn)敏感于各種色彩的錐體的形成,也不能將它們的輸出連接起來,從而產(chǎn)生色覺。

達(dá)爾文主義自然選擇理論則可以充分解釋所有這些改進(jìn)。視覺準(zhǔn)確度的任何改善,都會(huì)顯著地影響個(gè)體的生存機(jī)會(huì)。對(duì)于一只快速飛行的鳥兒來說,球面像差的任何微小的變動(dòng)都可能救它一命,因?yàn)殄e(cuò)誤地判斷障礙物的位置將是致命的。眼睛的分辨率對(duì)銳化的色彩細(xì)節(jié)的任何細(xì)微改善,都可能極大地增加鳥兒發(fā)現(xiàn)擅長(zhǎng)偽裝的獵物的機(jī)會(huì)。遺傳基礎(chǔ)的任何改善,無論多么微小,都將在基因庫中占據(jù)主導(dǎo)地位。選擇與適應(yīng)之間的關(guān)系是直接、緊密的。而拉馬克主義者的理論依賴于一種非常粗糙的耦合規(guī)則:一個(gè)動(dòng)物對(duì)自身的某個(gè)部分的使用越頻繁,那么這個(gè)部分就應(yīng)該長(zhǎng)得越大。這個(gè)規(guī)則只在某些情況下有效,在一般情況下則不然。如果用雕塑家手中的工具來做比喻,我們可以將自然選擇比作一只鋒利精密的鑿子,而用進(jìn)廢退則最多可以比作一把鈍斧。這個(gè)結(jié)論是普遍成立的,不依賴于我們這個(gè)星球上的生命的某種具體事實(shí)。對(duì)于獲得性狀遺傳論,我們同樣可以提出類似的質(zhì)疑。

(2)獲得性狀遺傳論

獲得性狀遺傳論的首要問題在于,獲得的性狀并不總是一種改進(jìn)。我們確實(shí)沒有理由認(rèn)為所有獲得性狀都能帶來改進(jìn),事實(shí)上,絕大多數(shù)獲得性狀都是不利的。這不僅是地球生命面對(duì)的事實(shí),更是一個(gè)普遍的“真理”。如果你已經(jīng)有了一個(gè)復(fù)雜的、適應(yīng)性很高的系統(tǒng),那么你做的可能會(huì)導(dǎo)致它運(yùn)行得不怎么好的事情的數(shù)量,必定遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于你做的可能會(huì)導(dǎo)致它改進(jìn)的事情的數(shù)量。拉馬克式的進(jìn)化,只有在存在某種可以有效地將那些改進(jìn)性的獲得性狀與其他獲得性狀區(qū)分開來的機(jī)制的情況下,才可能朝著適應(yīng)的方向前進(jìn)。而這種機(jī)制只能是選擇,只有改進(jìn)才能被印刻(imprint)于種系當(dāng)中。

康拉德·洛倫茲曾經(jīng)強(qiáng)調(diào)過學(xué)習(xí)行為的一個(gè)特點(diǎn)——它也許是最重要的一種獲得適應(yīng),盡管他當(dāng)時(shí)并不是在討論拉馬克主義。動(dòng)物在自己的一生中能夠?qū)W會(huì)變得更好,比如它能學(xué)會(huì)吃甜食,從而提升自身的生存機(jī)會(huì)。野外生存狀態(tài)下是不存在精制糖的,動(dòng)物最多只能從蜂蜜中獲取一些(那非常難得,而且要冒很大風(fēng)險(xiǎn)、忍受很大的痛苦才能到手)。在這種情況下,對(duì)甜食的喜好就是一種不幸的選擇了,因?yàn)樵谖覀兊氖澜缰校瑢?duì)糖的偏好并不會(huì)提高我們的生存機(jī)會(huì)。但甜味本身并沒有什么營(yíng)養(yǎng),因此必定要有某種東西——自然選擇,在神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)建立這樣一個(gè)規(guī)則:將甜味當(dāng)成一種獎(jiǎng)賞。這個(gè)規(guī)則是有效的,因?yàn)樽匀唤绮淮嬖谔蔷嬖谔恰?/p>

這類原則也適用于形態(tài)特征。經(jīng)常受到磨損的腳會(huì)變得更加堅(jiān)韌、更加厚實(shí)。皮膚的增厚是一種獲得性適應(yīng),但是變化為什么會(huì)發(fā)生在這個(gè)方向上?原因并不直觀。在人造機(jī)器中,容易受到磨損的部件會(huì)變薄而不是變厚,為什么腳部皮膚的變化卻相反?從根本上說這是因?yàn)檫^去的自然選擇已然發(fā)揮作用,確保了腳的皮膚對(duì)這種磨損的適應(yīng)性反應(yīng),而不是不利于適應(yīng)的反應(yīng)。

這種情況與所謂的拉馬克式進(jìn)化的相關(guān)性表現(xiàn)在,即使真的存在一個(gè)拉馬克式進(jìn)化的表面結(jié)構(gòu),其下也必定存在一個(gè)深層的達(dá)爾文式的根基:在所有可以獲得的潛在性狀當(dāng)中,關(guān)于哪一個(gè)性狀是真的獲得并遺傳下去的,必須進(jìn)行達(dá)爾文式的選擇。拉馬克式的進(jìn)化機(jī)制是無法“承擔(dān)”起自適應(yīng)進(jìn)化的“根本責(zé)任”的。即使獲得的性狀在某個(gè)星球上能夠被遺傳下去,進(jìn)化仍然依賴于達(dá)爾文式的選擇來指明適應(yīng)方向。

理論3:環(huán)境直接誘導(dǎo)了進(jìn)化

正如我們?cè)谏衔闹幸呀?jīng)看到的,適應(yīng)是有機(jī)體與環(huán)境之間的契合。毫無疑問,可以想象的有機(jī)體的集合要比實(shí)際存在的有機(jī)體的集合更大。同樣,可以想象的環(huán)境的集合也要比實(shí)際存在的環(huán)境的集合更大。這兩個(gè)子集在某種程度上是相互匹配的,這種匹配就是適應(yīng)。我們也可以說環(huán)境中的信息被表達(dá)在了有機(jī)體之內(nèi)。在一些情況下,這種說法在字面意義上也成立,例如,我們說一只青蛙的背上有它自己的環(huán)境的“照片”。當(dāng)然,動(dòng)物攜帶環(huán)境信息這種說法通常不能在字面意義上理解:一個(gè)訓(xùn)練有素的觀察者通過解剖新發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物,就可以重建它生存的自然環(huán)境中的諸多細(xì)節(jié)。后來,我用“逝者的天書”這個(gè)術(shù)語更加生動(dòng)地闡述了這個(gè)思想。本文集中的好幾篇文章都提到了這個(gè)術(shù)語。

現(xiàn)在的問題是,信息是怎樣從環(huán)境進(jìn)入有機(jī)體的?洛倫茲認(rèn)為有兩種方式,一是通過自然選擇,二是通過強(qiáng)化學(xué)習(xí)。但這兩種方式都屬于廣義上的選擇過程。心理學(xué)家斯金納經(jīng)常強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)。在理論上,還有另一種方式:環(huán)境可以通過直接發(fā)出“指令”將信息印刻到生物體內(nèi)。有人認(rèn)為,關(guān)于免疫系統(tǒng)如何工作的一些理論對(duì)此很有“啟發(fā)性”:據(jù)悉,抗體分子是直接以自己周圍的抗原分子為模板來確定自己的形狀的。目前來看,最有根據(jù)的理論仍然是自然選擇。在這里,我把“指令”(instruction)與邁爾所說的“環(huán)境的直接誘導(dǎo)”(理論3)視為同義。顯然,在這一點(diǎn)上,理論3與理論2并不總是能明確區(qū)分開來。

發(fā)出“指令”也是信息直接從環(huán)境流入生物體的過程。我們可以將模仿學(xué)習(xí)(imitation learning)、潛在學(xué)習(xí)(latent learning,或稱內(nèi)隱學(xué)習(xí))和印刻視為這種“指令”的一些實(shí)例。不過,為了保證清晰明白,我們最好還是運(yùn)用一個(gè)假想的例子來說明。請(qǐng)想象一下,某個(gè)星球上有這樣一種動(dòng)物,它能夠用類似于老虎的條紋來偽裝自己。假設(shè)這種動(dòng)物生活在該星球的干燥地區(qū),那里有長(zhǎng)長(zhǎng)的干草,當(dāng)?shù)夭萑~的厚度和間距與這種動(dòng)物的條紋相吻合。在地球上,這種適應(yīng)是通過隨機(jī)遺傳變異的選擇來實(shí)現(xiàn)的,但是在假想的星球上,它是通過直接的“指令”來實(shí)現(xiàn)的。這種動(dòng)物的膚色在“太陽”下會(huì)變成黃褐色,除非它們的皮膚因?yàn)楸徊萑~所遮蔽而有所變色。因此,這種動(dòng)物的身體表面的條紋對(duì)環(huán)境的適應(yīng)必須非常準(zhǔn)確:不僅要適應(yīng)原先的古老棲息地,而且要適應(yīng)它們當(dāng)前的、會(huì)受到“太陽”光照射的棲息地,后者也就是它們必須生存于其中的棲息地。這種動(dòng)物的種群能夠自動(dòng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牟莸氐那闆r實(shí)現(xiàn)這種偽裝。因此,與棲息地有關(guān)的信息——草葉的間隔模式,就這樣流入了動(dòng)物體內(nèi),并且以皮膚的色彩間隔圖案的形式體現(xiàn)了出來。

這種“指令”型適應(yīng)如果要引發(fā)永久性或漸進(jìn)性的進(jìn)化,就要求獲得性狀必須是可遺傳的。這就是說,某一代動(dòng)物收到的“指令”必須被動(dòng)物牢牢“記住”,存入遺傳信息(或等價(jià)的某種信息)。這個(gè)過程原則上是累積性和漸進(jìn)性的。然而,我們必須保證這種“遺傳倉庫”不會(huì)因?yàn)槭朗来姆e累而過載,因而也就必定存在某種機(jī)制,以丟棄不需要的“指令”、保留所需要的“指令”。我認(rèn)為,這一點(diǎn)必定會(huì)引導(dǎo)我們得出這樣的結(jié)論:某種選擇過程依然是必不可少的。

假設(shè)存在這樣一種類似于哺乳動(dòng)物的生物,它有一條粗壯的“臍帶神經(jīng)”,使得“母親”能夠?qū)⒆约旱娜坑洃浂肌白⑷搿碧旱拇竽X。(這種技術(shù)甚至有可能應(yīng)用于人類的神經(jīng)系統(tǒng):胼胝體可以從右半球向左半球分流大量信息。)有了這種臍帶神經(jīng),每一代生物就可以將自己的經(jīng)驗(yàn)和智慧自動(dòng)傳遞給下一代,這似乎是一個(gè)非常可取的安排。但如果不存在某種選擇性的過濾器,信息負(fù)載很快就會(huì)變得難以承受——只需要幾代人,信息就會(huì)爆炸。我們不得不再一次依賴于某種選擇機(jī)制。關(guān)于這一點(diǎn),相信我已經(jīng)闡述得非常充分了。接下來,我想再指出“指令”型適應(yīng)的另一個(gè)問題(我的論述同樣適用于所有拉馬克式的深化理論)。

這個(gè)問題的要點(diǎn)在于,關(guān)于自適應(yīng)的兩大主要進(jìn)化理論(自然選擇理論和“指令”進(jìn)化理論),分別與關(guān)于胚胎發(fā)育的兩個(gè)主要理論——漸成論(epigenesis,或譯“后成論”)和預(yù)成論(preformationism)存在著邏輯聯(lián)系。我在劍橋大學(xué)發(fā)表這個(gè)演講時(shí),因?yàn)闀r(shí)間的關(guān)系,沒有將歷史上出現(xiàn)過的關(guān)于胚胎如何發(fā)育的這兩個(gè)主要理論界定清楚,而且參加劍橋大學(xué)紀(jì)念達(dá)爾文逝世100周年會(huì)議的聽眾也不需要我給出精確的定義。預(yù)成論者認(rèn)為,每一代個(gè)體身上都包含著下一代,或者以實(shí)體形式(生命體的雛形已經(jīng)預(yù)先存在于卵子或精心中),或者以編碼形式(就像某種藍(lán)圖一樣)。而漸成論者則認(rèn)為,每一代都包含著生成下一代所需的“安裝說明書”,這不是一幅藍(lán)圖,而更接近于一張菜譜或一款計(jì)算機(jī)程序。我們不妨想象,在銀河系之外的某顆行星上,胚胎發(fā)育是預(yù)成的,那么它應(yīng)該會(huì)經(jīng)歷如下過程:對(duì)父母親的身體逐層掃描,制成一幀一幀說明書,然后放入一個(gè)類似于3D打印機(jī)的裝置,“打印”出子女,即父母的身體的拷貝。接下來,如果需要的話,這個(gè)拷貝還可以放大。這并不是我們這個(gè)星球上的胚胎發(fā)育的過程,但是,如果假想中的有虎紋的外星人確實(shí)存在的話,那么它們的胚胎發(fā)育必定是這個(gè)形式。在我們這個(gè)星球上,胚胎發(fā)育是漸成式的。DNA并不是一張藍(lán)圖,這一點(diǎn)絕大多數(shù)生物學(xué)教科書都講得不對(duì)。DNA只是一系列指令,就像一個(gè)電子計(jì)算機(jī)程序一樣,或者說,像一份菜譜或折紙說明書;遵循其說明,身體就逐漸長(zhǎng)成了。藍(lán)圖式的預(yù)成發(fā)育,如果真的存在的話,必定是可逆的。就像人們可以通過仔細(xì)測(cè)量房子的所有部件的尺寸,重新畫出藍(lán)圖一樣。子女絕對(duì)不是經(jīng)由父母的身體拷貝出來的;真要說拷貝的話,所拷貝的也只是生身父母的基因(一半來自父親,另一半來自母親,兩者合起來)。拷貝出來的基因會(huì)作為生成下一代人的身體的指令傳遞下去,并作為純正的指令繼續(xù)傳遞給下下一代。身體并不直接生成身體,是DNA生成身體,DNA生成DNA。“指令”型進(jìn)化學(xué)說只有在接受預(yù)成論胚胎學(xué)的前提下才能成立。如果胚胎的發(fā)展是“后天漸成”的——在我們這個(gè)星球上就是如此,那么“指令”型進(jìn)化就無法進(jìn)行。

簡(jiǎn)單地說,如果獲得性狀是可遺傳的,那么胚胎發(fā)育過程就必定是可逆的:表現(xiàn)型的變化必定能夠被回讀到基因中(或某種等價(jià)的東西中)。如果胚胎發(fā)育是預(yù)成性的,即基因是一張真正的藍(lán)圖,那么它就可能是可逆的,就好比將一幢房子重新還原成一張藍(lán)圖。但如果胚胎發(fā)育是一種表觀遺傳現(xiàn)象,就像我們這個(gè)星球上這樣,那么遺傳信息更像是一份食譜(例如如何制作蛋糕),而不像一幢房子的藍(lán)圖,這是不可逆的。在基因組和表現(xiàn)型之間不存在一對(duì)一映射——它們之間的映射會(huì)比蛋糕碎片和菜譜的字詞之間的映射更加整齊。菜譜不是藍(lán)圖,是不能用蛋糕重建的。我們可以根據(jù)食譜制作出蛋糕,但是這個(gè)過程不能倒轉(zhuǎn)過來。身體發(fā)育的過程也是一樣。因此,在胚胎發(fā)育是一種表觀遺傳現(xiàn)象的任何一個(gè)星球上,獲得的適應(yīng)性不可能被回讀成“基因”。

當(dāng)然,這樣說并不意味著,在某個(gè)星球上不可能存在胚胎發(fā)育是預(yù)成性的生命形態(tài)。這完全是另外一個(gè)獨(dú)立的問題。這種可能性有多大?如果是真的,那么這種生命形式與地球上的生命形式必定有很大的不同,所以我們現(xiàn)在很難想象它到底是什么樣的。至于可逆的胚胎發(fā)育過程,那就更加難以設(shè)想了。也許會(huì)有這樣一種機(jī)制:對(duì)成年生命體的身體進(jìn)行巨細(xì)無遺的掃描,把所有信息都記錄下來。例如,在上面那個(gè)假想例子中,這可能是這樣一種機(jī)制:把皮膚上所有因受陽光照射而形成的條紋的確切位置都記錄下來,然后將之轉(zhuǎn)換成線性的代碼流,正如現(xiàn)在的電視和攝像機(jī)的工作原理那樣。胚胎發(fā)育過程中會(huì)再次將這些掃描結(jié)果讀取出來,就像電視接收機(jī)一樣。我有一個(gè)直觀的預(yù)感:我們可以從原則上對(duì)于這種胚胎學(xué)提出有力的反駁,但是我在這里無法給出詳細(xì)的闡述。當(dāng)然,今天我可以試著來闡明這一點(diǎn)了。作為第一步,不妨先指出這種觀點(diǎn)在前面提到過的“磨損”問題上是很容易受到攻擊的。如果孩子是父母的“掃描件”,那么就會(huì)忠實(shí)地把一切都復(fù)制過去,既包括傷疤、斷肢、包皮等“壞的習(xí)得性狀”,也包括更強(qiáng)韌的足底、學(xué)到的智慧等“好的習(xí)得性狀”。這里存在著在“好的習(xí)得性狀”與“壞的習(xí)得性狀”之間進(jìn)行選擇的需要。那么,除了達(dá)爾文提出的自然選擇之外,還能有其他什么合適的“選擇器”呢?就目前而言,我只需指出一點(diǎn)就足夠了:如果所有行星都被分成了兩類,一類是胚胎發(fā)育是預(yù)成性的,另一類是胚胎發(fā)育是靜觀遺傳性的(像地球上這樣),那么達(dá)爾文式的進(jìn)化在這兩類行星上都可能發(fā)生;而拉馬克式的進(jìn)化,即使暫且不考慮所有懷疑其可行性的原因,也只能在胚胎發(fā)育預(yù)成的行星上發(fā)生——如果這種行星真的存在的話。

理論4:躍變論

進(jìn)化論的偉大之處在于,它用“盲目”的物理力量,而不用訴諸超自然力量或神秘力量,就解釋了適應(yīng)性的無可爭(zhēng)議的存在,盡管這種適應(yīng)性的統(tǒng)計(jì)不可能性是極其顯著的。有人可能會(huì)問,既然我們將一個(gè)無可爭(zhēng)議的適應(yīng)定義為一個(gè)太過復(fù)雜因而不能基于偶然原因而出現(xiàn)的適應(yīng),那么進(jìn)化論又怎么可以僅援引這種“盲目”的物理力量呢?答案——達(dá)爾文主義的答案,簡(jiǎn)單得令人震驚。事實(shí)上,佩利的“神圣的鐘表匠”理論對(duì)他的同時(shí)代人有多么不言自明,我們這個(gè)理論對(duì)當(dāng)代人就有多么不言自明。關(guān)鍵在于,配套的各個(gè)部件不必一次全部組裝完畢,它們可以分成若干個(gè)階段依次組裝起來,事實(shí)上也確實(shí)要分多個(gè)小階段。否則,我們就會(huì)再一次回到開始時(shí)的問題上去:復(fù)雜性如此之高的東西,不可能是偶然創(chuàng)造出來的,但它們究竟是怎么創(chuàng)造出來的?

還是以眼睛為例。眼睛是一個(gè)包含了大量必須相互適應(yīng)的獨(dú)立部件的器官,我們現(xiàn)在不妨假設(shè)它的部件的數(shù)量為NN個(gè)部件的任何一個(gè),因偶然原因而出現(xiàn)的先驗(yàn)概率都很低,但并不一定非常低——大體上與透明的鵝卵石在海水的沖刷下變成透鏡的概率相當(dāng)。因此,在這N個(gè)適應(yīng)中,任何一個(gè)適應(yīng)本身都有可能是在盲目的物理力量的作用下形成的。如果這N個(gè)相互適應(yīng)的部件自身都具有某種輕微的優(yōu)勢(shì),那么這個(gè)由大量分散的部件組成的器官在長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)化過程中是有可能組裝起來的。對(duì)于眼睛這個(gè)器官來說,這似乎尤其合理——考慮到這個(gè)器官在創(chuàng)造主義者的萬神殿中的榮耀地位,這一點(diǎn)頗有諷刺意味。眼睛是一個(gè)特別優(yōu)異的器官,也是器官的一部分優(yōu)于完全沒有器官的很好的例子。即使沒有水晶體,甚至沒有瞳孔,眼睛仍然可以察覺到捕食者的陰影。

達(dá)爾文主義對(duì)復(fù)雜適應(yīng)性的解釋的關(guān)鍵在于,用逐分逐寸的、邊際擴(kuò)展的運(yùn)氣代替瞬間發(fā)生的、偶然巧合的、所有維度的運(yùn)氣。運(yùn)氣當(dāng)然非常重要,這一點(diǎn)不用懷疑。但將運(yùn)氣視為主要步驟的理論,肯定比認(rèn)為運(yùn)氣在若干個(gè)小階段上分散地逐步擴(kuò)展的理論更加難以置信。這樣也就引出了普遍適用于宇宙生物學(xué)的一般原則。無論宇宙的復(fù)雜適應(yīng)性出現(xiàn)在什么地方,都必定是通過一系列小的改變逐漸形成的,而從來不會(huì)是通過巨大的、突然增加的復(fù)雜適應(yīng)性實(shí)現(xiàn)的。后來,我用“登上不可攀登之山”這個(gè)隱喻來概括這一點(diǎn),它也是我的一本書的標(biāo)題。復(fù)雜的、似乎是精心設(shè)計(jì)出來的“機(jī)器”(例如,眼睛)高居這種不可攀登之山的高處。山的一側(cè)是陡峭的懸崖,不可能一躍而過(如果可以躍過,那就是躍變論了);山的另一側(cè)是舒緩的斜坡,只要一步接一步地不停走下去,就不難登頂。因此,我們必須拒斥邁爾列出的第四個(gè)理論——躍變論,它不是解釋復(fù)雜適應(yīng)性的進(jìn)化的適合候選者。

對(duì)這種理論的拒斥幾乎不可能引發(fā)任何爭(zhēng)議。事實(shí)上,復(fù)雜適應(yīng)性的定義本身就隱含了,有可能替代漸進(jìn)式進(jìn)化的只能是超自然的魔法。當(dāng)然,這樣說并不意味著,有利于漸變主義的論證只是毫無價(jià)值的同義反復(fù)、一種不可否認(rèn)的教條。(創(chuàng)造主義者和哲學(xué)家很喜歡下這種斷語。)一只全新的眼睛由一小片從未裸露在外的皮膚從頭進(jìn)化而來,絕對(duì)不是邏輯上行不通的事情,只不過這種可能性在統(tǒng)計(jì)上可以忽略不計(jì)。

經(jīng)常有人重復(fù)宣稱,許多現(xiàn)代進(jìn)化論者已經(jīng)拒絕了“漸變主義”,他們還強(qiáng)調(diào)說,這些現(xiàn)代進(jìn)化論者支持約翰·特納(John Turner)所稱的躍變式進(jìn)化論(theories of evolution by jerks)。需要指出的是,這些人都是沒有神秘主義傾向、懂得合理推理的人,全都屬于我在這里所說的漸變主義者,因此,他們所反對(duì)的“漸變主義”的定義必定有所不同。事實(shí)上,這里出現(xiàn)了雙重的語言混淆,我在下面將依次進(jìn)行澄清。第一重混淆是間斷均衡論(punctuated equilibrium)與真正的躍變論之間的一般性混淆。間斷均衡論現(xiàn)在已經(jīng)頗為流行,它有一個(gè)短促有力且極有感染力的簡(jiǎn)稱:“蹦移”(punk ekk)。這種理論是由著名古生物學(xué)家尼爾斯·埃爾德里奇(Niles Eldredge)和斯蒂芬·杰伊·古爾德首創(chuàng)的,目的是解釋化石記錄中表現(xiàn)出來的明顯的“躍變”現(xiàn)象。然而不幸的是,部分由于古爾德本人極有說服力但又極具誤導(dǎo)性的隱喻的“煽動(dòng)”,間斷均衡這個(gè)術(shù)語后來導(dǎo)致了三類本來有極大區(qū)別的“躍變”的混淆。第一類,大突變或躍變,指那些會(huì)導(dǎo)致重大后果的突變,極端形式的“異形巨獸”或所謂的“有希望的怪物”就是從這種突變而來的;第二類,大規(guī)模的滅絕(例如,恐龍的突然滅絕為哺乳動(dòng)物的繁盛打開了空間);第三類(只有這一類,才是埃爾德里奇和古爾德所用的間斷均衡這個(gè)術(shù)語的本意),快速的漸變。埃爾德里奇和古爾德以及其他一些古生物學(xué)家認(rèn)為——他們的主張似乎頗有道理,在漫長(zhǎng)的地質(zhì)時(shí)間里,進(jìn)化都處于幾乎靜止的狀態(tài),這種狀態(tài)又會(huì)被突然發(fā)生的快速的爆發(fā)所打斷,這種爆發(fā)就是他們所稱的“物種形成事件”。因此,埃爾德里奇和古爾德實(shí)際上借用了異域物種形成的概念。異域物種形成意味著一個(gè)物種因?yàn)榈乩砀艚^的原因而分成了兩個(gè)。地理隔絕的例子包括島嶼、大江大河的兩岸、山脈的兩側(cè),等等。由于被隔離開來,兩個(gè)種群就有機(jī)會(huì)向不同的方向進(jìn)化,當(dāng)它們?cè)谶^了足夠長(zhǎng)的時(shí)間之后再度相遇時(shí),就無法再交配繁殖,因而也就變成了兩個(gè)獨(dú)立的物種。例如,當(dāng)一個(gè)子種群來到一個(gè)島嶼并與大陸主種群分隔開來之后,島嶼環(huán)境下的進(jìn)化變化可能發(fā)生得非常迅速,至于新物種出現(xiàn)所需的時(shí)間,以地質(zhì)時(shí)間的尺度來衡量的話,只是一瞬間,甚至可以說是同一時(shí)間。而且,正如我在本文集后面的一篇文章中指出的,這里所說的“島”并不一定是被水面包圍的一塊陸地。對(duì)于魚類來說,一個(gè)湖就是一個(gè)“島”。對(duì)于阿爾卑斯旱獺來說,一座山峰就是一個(gè)“島”。不過,為了便于說明問題,我在這里還是假設(shè)“島”只是指被水面包圍的一塊陸地。當(dāng)“島”上的新物種重新遷移回到大陸上之后,它們的父物種看上去似乎仍然沒有什么變化,這樣一來,古生物學(xué)家從他們?cè)诖箨懮贤诰虺鰜淼幕瘉砜矗挛锓N就像是由父物種輕輕一躍變出來的。當(dāng)然,這種躍變只是一個(gè)假象。漸變的進(jìn)化確實(shí)已經(jīng)發(fā)生了,只不過是“快速的漸變”,而且是在古生物學(xué)家沒有挖掘過的島嶼上發(fā)生的。由此不難看出,這種“快速漸變主義”與真正意義上的躍變論完全不是一回事。無論如何,古爾德所采取的修辭手法,畢竟誤導(dǎo)了整整一代學(xué)生和非專業(yè)人士,使得他們把真正的躍變論與快速漸變主義混淆起來,甚至與物種大滅絕及隨后的新物種的繁盛混淆起來。這正是我所說的“詩意科學(xué)”的一個(gè)例子。對(duì)此,我在本文后記中還會(huì)再回過頭來討論。第二重混淆是,沒有搞清楚兩種在理論上明顯不同的躍變論之間的區(qū)別。

間斷均衡論不同于大突變論(macro-mutation),與傳統(tǒng)意義上的躍變論更是兩回事。在這里還是有必要專門提出來討論一下,因?yàn)楹芏嗳硕颊`以為它是躍變論的一個(gè)變體,而且持這種觀點(diǎn)的那些人援引了赫胥黎對(duì)堅(jiān)持“自然從不飛躍”(Natura non facit saltum)原則的達(dá)爾文的批評(píng)。 “自然從不飛躍”是一句拉丁文。在赫胥黎生活的時(shí)代,他的讀者(包括達(dá)爾文,赫胥黎是在寫給達(dá)爾文的一封信中使用這個(gè)術(shù)語的)在學(xué)校里接受教育的時(shí)候,使用的都是拉丁文——盡管學(xué)生們可能非常不喜歡。當(dāng)我在劍橋大學(xué)發(fā)表這個(gè)演講的時(shí)候,古爾德也坐在聽眾席上。當(dāng)我講完后,他馬上跳了起來,聲稱躍變論是歷史上除了達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說之外的若干備選理論之一。難道他真的不明白,躍變論無法解釋復(fù)雜的設(shè)計(jì)的錯(cuò)覺嗎——從不可攀登之山的谷底,怎么可能一下子就躍上峰頂呢?古爾德對(duì)歷史非常感興趣,也擁有相當(dāng)豐富的歷史知識(shí)。他沒有說錯(cuò),在20世紀(jì)初期,確實(shí)曾經(jīng)有一些科學(xué)家倡導(dǎo)躍變論,以為它也許可以取代漸變論。但是當(dāng)他說,躍變論真的可以取代漸變論,去解釋適應(yīng)復(fù)雜性時(shí),他就犯了一個(gè)科學(xué)錯(cuò)誤——甚至是邏輯錯(cuò)誤。或者,換一種說法,古爾德引用的那些科學(xué)人物的觀點(diǎn)在科學(xué)上都是錯(cuò)誤的,這種錯(cuò)誤其實(shí)是非常明顯的。即使在那些科學(xué)家自己的時(shí)代,這種觀點(diǎn)也明顯是錯(cuò)誤的,古爾德本來應(yīng)該明確地指出這一點(diǎn)。因此,間斷均衡論往往被描述為激進(jìn)的和革命性的,與達(dá)爾文主義和新達(dá)爾文綜合的“漸變論”假設(shè)相反。事實(shí)卻是,間斷均衡最初只是正統(tǒng)新達(dá)爾文綜合理論針對(duì)古生物學(xué)時(shí)代做出的一個(gè)預(yù)測(cè)而已。只要我們認(rèn)真考慮一下它的嵌入式異域物種形成的思想,就不難看出這一點(diǎn)。它采納了新達(dá)爾文綜合所說的“莊嚴(yán)的展開”,然后插入了長(zhǎng)時(shí)間的停滯(這種停滯與漸進(jìn)性的、快速完成的進(jìn)化的短暫爆發(fā)間隔出現(xiàn)),從而實(shí)現(xiàn)了“躍變”。

這種“快速漸變主義”的合理性,戲劇性地通過萊迪亞德·斯特賓斯(Ledyard Stebbins)構(gòu)造的一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)得到了驗(yàn)證。萊迪亞德·斯特賓斯是一位植物學(xué)家,他被尊為20世紀(jì)30年代和40年代的新達(dá)爾文主義綜合進(jìn)化論的開創(chuàng)者之一。他假設(shè)存在這樣一種老鼠:以不可思議的緩慢速度逐漸進(jìn)化出了較大的體形,但是在連續(xù)兩個(gè)世代之間,體形大小的差異被抽樣誤差完全“淹沒”了。然而,即使是在如此緩慢的速度之下,按照斯特賓斯的方法估計(jì),這種老鼠的體形也將在大約6萬年內(nèi)增大到與大象一樣。而在古生物學(xué)中,6萬年其實(shí)是一段非常短的時(shí)間,通常會(huì)被古生物學(xué)家認(rèn)為是“一瞬間”。某種特定的進(jìn)化變化,微觀進(jìn)化論者可能因?yàn)樗l(fā)生得太慢而無法觀察到,宏觀進(jìn)化論者則可能因?yàn)樗l(fā)生得太快而無法觀察到。如果放在今天,我可能不會(huì)再使用“宏觀進(jìn)化”和“微觀進(jìn)化”這兩個(gè)術(shù)語,因?yàn)樗鼈円脖粍?chuàng)造論者挪用了。像往常一樣,創(chuàng)造論者在有意地用一些科學(xué)術(shù)語來進(jìn)行欺騙。在野外研究生物種群的遺傳學(xué)家所關(guān)注的是微觀進(jìn)化,而研究不同年代的化石的古生物學(xué)家所關(guān)注的是宏觀進(jìn)化。事實(shí)上,宏觀進(jìn)化無非就是時(shí)間拉得非常長(zhǎng)的微觀進(jìn)化。創(chuàng)造論者,在某些生物學(xué)家的無心之失的“幫助”之下(這些生物學(xué)家本來應(yīng)該更警惕一些的),將物種之間的差異抬高到了決定性質(zhì)的高度。他們承認(rèn)微觀進(jìn)化,例如,種群中淺色的樺尺蠖被深色的樺尺蠖所取代。但是他們把宏觀進(jìn)化認(rèn)定為質(zhì)的變化,是完全不同的。關(guān)于真正的以及假想中的物種間的區(qū)別,更詳盡的論述請(qǐng)參閱本文集第四輯中的《評(píng)“亞拉巴馬州插頁”》一文。古生物學(xué)家認(rèn)定的一個(gè)“躍變”,實(shí)際上很可能是一種平緩的、漸進(jìn)的變化,它是如此緩慢,以至于對(duì)微進(jìn)化者來說根本無法察覺。這種古生物學(xué)上的躍變與發(fā)生在同一代內(nèi)的大突變毫無關(guān)系——我認(rèn)為,赫胥黎和達(dá)爾文在爭(zhēng)論“自然到底是不是從來不會(huì)飛躍”的時(shí)候,所指的其實(shí)是后者。之所以會(huì)出現(xiàn)這種混淆,很可能是因?yàn)槟承┲С珠g斷均衡論的人,同時(shí)也支持大突變(這是順理成章之事),于是導(dǎo)致其他間斷均衡論者或者將自己的理論與大災(zāi)變論混淆起來,或者明確地將大災(zāi)變當(dāng)成間斷均衡的其中一個(gè)機(jī)制。

我們后面再討論大災(zāi)變論或真正的躍變論。我想澄清的第二重混淆就發(fā)生在有些人可能會(huì)想到的兩類大突變之間。我可以直接將它們命名為“躍變(1)”和“躍變(2)”,但是這樣會(huì)很難記,因而我還是采用以前很喜歡用的飛機(jī)型號(hào)隱喻,將它們分別稱為“波音747型躍變”和“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”。“波音747型躍變”是一種不可思議的躍變,這個(gè)名字源于弗雷德·霍伊爾爵士(Sir Fred Hoyle)的一個(gè)被廣泛引用的隱喻,盡管他是出于對(duì)達(dá)爾文主義的誤解而給出這個(gè)隱喻的。霍伊爾爵士將達(dá)爾文主義的自然選擇與龍卷風(fēng)進(jìn)行了類比:一場(chǎng)龍卷風(fēng)過后,垃圾場(chǎng)上堆著的各種部件被組裝成了一架波音747(霍伊爾爵士所忽略的當(dāng)然是在各個(gè)小步驟中被“抹掉”的運(yùn)氣——詳見上文)。相比之下,“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”則完全不同:從原則上說,它一點(diǎn)兒也不難以置信。它指的是某些生物指標(biāo)大幅度的突然變化,同時(shí)適應(yīng)性信息并沒有發(fā)生伴隨性的大幅增加。這個(gè)名字源于這樣一種飛機(jī):它是通過直接延長(zhǎng)原有機(jī)型的機(jī)身而不是增加新的復(fù)雜性而建造的。在這里,復(fù)雜性是“插入”進(jìn)去的——座位、艙壁、呼叫器、折疊式餐桌等,都是直接從原先就有的機(jī)艙部分復(fù)制過來的。在生物世界,類似的“加長(zhǎng)”的一個(gè)典型例子是脊椎數(shù)量的增加,以及相應(yīng)的肋骨、神經(jīng)、血管的數(shù)量或長(zhǎng)度的增加(例如,突變生下來的蛇比它的父代多了好幾“節(jié)”)。這種“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”式進(jìn)化變化必定是經(jīng)常發(fā)生的,例如,不同種類的蛇的節(jié)的數(shù)量有很大的不同;而且,子代的蛇出生時(shí)擁有的節(jié)的數(shù)量必然和它們的父代相同,因?yàn)槿魏我粭l正常的蛇的脊柱都不可能是不完整的。從麥道DC-8客機(jī)到加長(zhǎng)麥道DC-8客機(jī)可以說是一個(gè)巨大的變化,這是一種躍變,而不是漸進(jìn)的一系列微小的變化。但是,與前面那種從垃圾堆到波音747客機(jī)的變化不同,這種變化的信息內(nèi)容或復(fù)雜性并沒有大幅增加。我這個(gè)類比要強(qiáng)調(diào)的就是這一點(diǎn)。

“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”的一個(gè)例子可以這樣表述。假設(shè)長(zhǎng)頸鹿的脖子是在一個(gè)特別“壯觀”的突變步驟中突然長(zhǎng)出來的。在上一代,父母雙方都只擁有標(biāo)準(zhǔn)鹿類長(zhǎng)度的脖子,然后它們生下了一個(gè)長(zhǎng)有現(xiàn)代長(zhǎng)頸鹿那樣的超長(zhǎng)脖子的怪胎,然后所有的長(zhǎng)頸鹿都是從這個(gè)怪胎繁衍而來的。這種事情在地球上不太可能真的發(fā)生過,事實(shí)上,美麗的俄卡皮鹿(okapi)是中間狀態(tài)的物種的一個(gè)很好的例子。它是長(zhǎng)頸鹿的“侄子”,有中等長(zhǎng)度的脖子。但是,它并不能成為一個(gè)適當(dāng)?shù)睦印? class=但是宇宙之大,無奇不有,這樣的事情確實(shí)有可能發(fā)生在宇宙中的某個(gè)地方。從原則上說,我們不能否認(rèn)這種可能性。在這個(gè)意義上,它構(gòu)成了對(duì)上述波音747客機(jī)隱喻(像眼睛這樣復(fù)雜的器官,也可能通過一次突變就直接從皮膚變化而來)的一個(gè)深刻的反對(duì)意見,關(guān)鍵的區(qū)別在于何種復(fù)雜性。

我們假設(shè),從羚羊的短脖子到長(zhǎng)頸鹿的長(zhǎng)脖子的變化并不意味著復(fù)雜性的增加。可以肯定的是,這兩種脖子本身都是非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。你不可能一步就從沒有脖子走到有脖子(任何一種脖子),那是一種“波音747型躍變”。但是,一旦羚羊的脖子這種復(fù)雜組織存在,那么長(zhǎng)頸鹿的脖子就只是一種延伸:在胚胎發(fā)育的某個(gè)階段,所有各種東西都必須要發(fā)育得很快,而原有的復(fù)雜性則得以保留。當(dāng)然,在現(xiàn)實(shí)中,如此劇烈的變化很可能會(huì)產(chǎn)生有害的結(jié)果,從而導(dǎo)致這類大突變無法存續(xù)下去。現(xiàn)有的羚羊的心臟可能無法將血液泵到新出現(xiàn)的長(zhǎng)頸鹿的頭部。對(duì)于“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”的這種反對(duì)意見,顯然有利于我所支持的漸變主義。盡管如此,我仍然想提出一個(gè)獨(dú)立的、更一般的證偽“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”的證明。

我們或許可以說,對(duì)“波音747型躍變”與“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”進(jìn)行區(qū)分在實(shí)踐中是不可能實(shí)現(xiàn)的。說到底,“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”,例如,導(dǎo)致長(zhǎng)頸鹿的脖子突然變長(zhǎng)的大突變,其實(shí)可能非常復(fù)雜,所涉及的肌群、椎骨、神經(jīng)、血管等所有組織都必須同時(shí)大幅延長(zhǎng)。那么,為什么不能把“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”也視為“波音747型躍變”,從而將它排除掉呢?盡管這種“共同適應(yīng)”確實(shí)經(jīng)常被認(rèn)為是任何一種進(jìn)化論都要面對(duì)的問題,而不僅是強(qiáng)調(diào)大突變的進(jìn)化論的問題,但是只有當(dāng)我們對(duì)發(fā)育機(jī)制采取一種過于僵化的、毫無想象力的觀點(diǎn)時(shí),才會(huì)是這樣。我們都知道,單一的突變就可以協(xié)調(diào)器官的許多不同部件的生長(zhǎng)速度發(fā)生變化,只要我們思考一下發(fā)育過程,就會(huì)發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)并不算非常令人驚訝。突變會(huì)導(dǎo)致果蠅在本應(yīng)該長(zhǎng)出觸須的地方長(zhǎng)出一條腿,而且這條腿帶著所有應(yīng)有的復(fù)雜性。這種情況既不神秘,也不令人驚訝,它不是一個(gè)“波音747型躍變”,因?yàn)樵谶@個(gè)突變發(fā)生之前,腿的組織就已經(jīng)存在于體內(nèi)了。無論在哪里(就像在胚胎發(fā)育過程中),我們都有一個(gè)分層分支的因果關(guān)系樹,這顆“樹”的一個(gè)高級(jí)節(jié)點(diǎn)的一個(gè)微小的變化就可能會(huì)對(duì)“樹枝”的尖端產(chǎn)生很大和很復(fù)雜的影響。盡管變化的幅度可能很大,但是自適應(yīng)信息并不一定會(huì)有很大、很突然的增加。如果你認(rèn)為你在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)自適應(yīng)復(fù)雜信息有很大、很突然的增加的特例,那么可以確定的是,自適應(yīng)信息早就存在了,即使它是對(duì)較早的祖先的一種隔代遺傳的“倒退”。

原則上說,對(duì)于躍變式的進(jìn)化論,我們不能給出任何反對(duì)意見,即使是“有希望的怪物”理論(只要它屬于“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”,而不是“波音747型躍變”),也是如此。受過良好訓(xùn)練的生物學(xué)家不會(huì)相信“波音747型躍變”,但并不是所有人都非常了解“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”與“波音747型躍變”的區(qū)別。由此導(dǎo)致的一個(gè)不幸后果是,創(chuàng)造主義者和他們?cè)谛侣劷绲耐碎_始利用一些備受尊重的生物學(xué)家給出類似于躍變論者的觀點(diǎn)。這些生物學(xué)家原本想討論的可能是我在上面說的“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”(甚至是非躍變的間斷均衡),但創(chuàng)造主義者所指的是我在上面說的“波音747型躍變”,而“波音747型躍變”確實(shí)是一個(gè)不折不扣的“幸運(yùn)的奇跡”。

我還很懷疑,由于許多人不能很好地理解“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”與“波音747型躍變”的區(qū)別,導(dǎo)致達(dá)爾文本人也遭到了不公正的待遇。經(jīng)常有人聲稱,達(dá)爾文過分拘泥于漸變主義;他們還說,如果可以證明躍變式進(jìn)化確實(shí)存在,那么就可以證明達(dá)爾文是錯(cuò)的,這無疑是間斷均衡理論被廣為宣揚(yáng)的一個(gè)重要原因。但是,達(dá)爾文真的反對(duì)一切“飛躍”嗎?或者真相如我懷疑的一樣,達(dá)爾文強(qiáng)烈反對(duì)的只是“波音747型躍變”?

正如我們?cè)谏厦婵吹降哪菢樱g斷均衡與躍變無關(guān)。我認(rèn)為有待澄清的是,達(dá)爾文會(huì)不會(huì)像有些人說得那樣,因?yàn)閷?duì)化石記錄的間斷均衡解釋而覺得“不自在”。下面這段話出自《物種起源》的修訂版本,看上去與現(xiàn)在的《古生物學(xué)》(Paleobiology)雜志上的論文沒有什么區(qū)別:“物種發(fā)生改變所經(jīng)歷的時(shí)間以年來衡量的話非常漫長(zhǎng),但是與這些物種保持不變、不發(fā)生任何變化的時(shí)期相比,則可能非常短暫。”

我相信,如果我們充分考慮了“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”與“波音747型躍變”的區(qū)別,那么就能夠更好地理解達(dá)爾文對(duì)漸變主義的偏愛。

也許這個(gè)問題的一部分還在于,達(dá)爾文本人并沒有做出這種區(qū)分。在某些批駁躍變論的段落中,達(dá)爾文所針對(duì)的似乎是“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”。但是在那些段落中,他的反對(duì)意見并不是特別強(qiáng)烈。“關(guān)于突然的躍變,”他在寫于1860年的一封信中這樣寫道:“我不反對(duì)它們,它們?cè)谀承┣樾蜗逻€會(huì)助我一臂之力。我可以說的無非是,我研究過這個(gè)課題,但是沒有發(fā)現(xiàn)任何證據(jù)表明我應(yīng)該相信躍變(可以作為新物種的一個(gè)來源)。而且,許多證據(jù)都指向了另一個(gè)方向。”從這段話來看,達(dá)爾文在原則上似乎并沒有強(qiáng)烈反對(duì)“突然的躍變”。當(dāng)然,如果他考慮的只是“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”,那么他本來就沒有什么理由強(qiáng)烈反對(duì)。

但是在其他一些地方,達(dá)爾文對(duì)“突然的躍變”的反對(duì)非常激烈。我認(rèn)為,在這些場(chǎng)合下,他考慮的是“波音747型躍變”。正如歷史學(xué)家尼爾·吉萊斯皮(Neal Gillespie)所指出的:“在達(dá)爾文看來,‘怪物的誕生’作為錢伯斯(Chambers)、歐文(Owen)、阿蓋爾(Argyll)、米瓦特等人從明確的神學(xué)和科學(xué)動(dòng)機(jī)出發(fā)提出的一種學(xué)說,雖然同樣旨在解釋新物種如何出現(xiàn)、解釋高級(jí)分類階元如何產(chǎn)出,但是這種解釋并沒有比‘奇跡論’更好:對(duì)于有機(jī)體彼此之間的共同適應(yīng),有機(jī)體維持生命的物理?xiàng)l件,這種理論完全沒有討論過,也沒有給出解釋。”因此,這種學(xué)說實(shí)際上并沒有解釋任何東西,其科學(xué)價(jià)值不比聲稱一切都是用“地球上的塵土”創(chuàng)造出來的創(chuàng)造主義更高。

我認(rèn)為,假設(shè)達(dá)爾文所針對(duì)的是“波音747型躍變”,那么他對(duì)“巨大的躍變”的明顯敵意就不難理解了。很可能,這就是當(dāng)時(shí)他正在考慮的,因?yàn)檫@正是他的許多對(duì)手所持的觀點(diǎn)。躍變論者,如阿蓋爾公爵(盡管可能不是赫胥黎!)之所以愿意相信“波音747型躍變”,正是因?yàn)樗枰匀坏母深A(yù)。而達(dá)爾文之所以不相信,也恰恰是出于同樣的理由。

我認(rèn)為,只有通過這種解讀,達(dá)爾文的這句非常有名的話才可以被正確理解:“如果有人發(fā)現(xiàn)了任何一個(gè)不可能經(jīng)過大量連續(xù)的、微小的變化得到的復(fù)雜器官,那么我的理論肯定就是錯(cuò)的。”這并不是在乞靈于漸變主義(在許多現(xiàn)代古生物學(xué)家使用這個(gè)術(shù)語的意義上)。達(dá)爾文的理論當(dāng)然是具備可證偽性的,但是以他的聰明才智,怎么可能讓自己的理論如此容易被證偽!說到底,達(dá)爾文為什么要信奉這樣一種有極大限制性的進(jìn)化論呢?我認(rèn)為,他顯然不是信奉這種進(jìn)化論。達(dá)爾文對(duì)“復(fù)雜”這個(gè)術(shù)語的用法似乎有點(diǎn)兒作繭自縛。對(duì)于達(dá)爾文這段文字,古爾德說它“明顯是無效的”。是的,如果達(dá)爾文所說的連續(xù)的、微小的變化的對(duì)立面是“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”,那么這段話確實(shí)是無效的。但是,如果達(dá)爾文腦海中的對(duì)立面是“波音747型躍變”,那么他這段話就有效和明智的。達(dá)爾文的理論確實(shí)是可證偽的,而且在我們引用的這段話中,他押注在了可能會(huì)被證偽的一種進(jìn)化方式上。

總之,我們可以說存在兩種可以想象的躍變,一種是“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”,另一種是“波音747型躍變”。“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”是完全可能的,而且正在實(shí)驗(yàn)室和農(nóng)場(chǎng)中發(fā)生,它可能已經(jīng)對(duì)進(jìn)化做出了重要貢獻(xiàn)。后來在1989年,我又指出了這一點(diǎn)。當(dāng)時(shí)我發(fā)明了一個(gè)術(shù)語——“可進(jìn)化性的進(jìn)化”(evolution of evolvability),收錄于克里斯托弗·蘭頓(Christopher Langton)主編的《人工生命》(Artificial Life)一書中。在那里,我認(rèn)為,雖然很罕見,但是某些關(guān)鍵的進(jìn)化步驟,比如分節(jié)的身體的出現(xiàn),可能是以某種突然的躍變的形式完成的。我的意思是說,分節(jié)的動(dòng)物一出現(xiàn)就應(yīng)該是至少有兩節(jié)的,而不應(yīng)該是一節(jié)半的。“波音747型躍變”則不同,除非有超自然力量的干預(yù),否則“波音747型躍變”在統(tǒng)計(jì)上是完全可以排除的。在達(dá)爾文那個(gè)時(shí)代,躍變論的支持者和反對(duì)者在爭(zhēng)論時(shí),都會(huì)將“波音747型躍變”考慮在內(nèi),因?yàn)樗麄兿嘈呕蚍磳?duì)“神的干預(yù)”的存在。達(dá)爾文強(qiáng)烈反對(duì)“波音747型躍變”,因?yàn)樗吹搅耍瑢?duì)于復(fù)雜適應(yīng)性的解釋,自然選擇論是神創(chuàng)奇跡論的唯一替代者。而在當(dāng)下,人們所說的躍變或意味著間斷均衡(這其實(shí)根本不是躍變),或意味著“加長(zhǎng)麥道DC-8型躍變”,而對(duì)于這兩者,達(dá)爾文原則上都不會(huì)強(qiáng)烈反對(duì),最多只是對(duì)相關(guān)的事實(shí)心存疑慮。因此,如果放在現(xiàn)代語境中,我認(rèn)為達(dá)爾文應(yīng)該不會(huì)被歸類為強(qiáng)硬的漸變主義者,他肯定會(huì)表現(xiàn)得相當(dāng)開明。

正是在強(qiáng)烈反對(duì)“波音747型躍變”的意義上,達(dá)爾文是一個(gè)充滿激情的漸變主義者;也正是在同樣的意義上,我們必定都是漸變主義者。不僅對(duì)地球上的生命來說是如此,而且對(duì)整個(gè)宇宙中的所有生命來說也是如此。在這個(gè)意義上,漸變主義本質(zhì)上與進(jìn)化同義。我們可能是非漸變主義者這種說法的含義也不再那么激進(jìn)了,但仍然值得一提。在電視以及其他一些地方,通過“躍變”實(shí)現(xiàn)進(jìn)化的理論被大張旗鼓地宣揚(yáng)為激進(jìn)的和革命式的,還被說成了“范式轉(zhuǎn)變”,但事實(shí)并非如此。一方面,如果說它是革命性的,其實(shí)這種“革命”(支持“波音747型躍變”)是錯(cuò)誤的,而且顯然不是最初支持通過“躍變”實(shí)現(xiàn)進(jìn)化的理論的那些人所持有的觀點(diǎn)。另一方面,如果說這種理論是正確,那么它并不具備太多“革命性”的意義。在“躍變式”進(jìn)化這個(gè)領(lǐng)域,你必須做出選擇:或者支持“革命性”的理論,或者支持“正確”的理論,但是你不能同時(shí)選擇兩者。

理論5:隨機(jī)進(jìn)化

隨機(jī)進(jìn)化理論其實(shí)是一組理論,這個(gè)家族的不同成員會(huì)在不同時(shí)期流行起來。20世紀(jì)早期,一批“突變論者”——德·弗里斯(De Vries)、W.貝特森(W. Bateson)和他們的同事們認(rèn)為,自然選擇只能清除有害的“怪物”,進(jìn)化的真正動(dòng)力來自突變壓力。除非你認(rèn)為突變是由某種神秘的“生命力量”所引導(dǎo)的,否則就非常明顯,你只有在完全忘記復(fù)雜適應(yīng)性的情況下才可能是一個(gè)突變論者。換句話說,你只有忘記了進(jìn)化的大部分有意義的后果時(shí)才可能是一個(gè)突變論者!而且,對(duì)于歷史學(xué)家來說,這可以說是一個(gè)令人疑惑的謎團(tuán)——為什么像德·弗里斯、W.貝特森、T. H.摩根(T. H. Morgan)這樣的杰出生物學(xué)家,也會(huì)熱衷于這個(gè)明顯無法自足的理論呢??jī)H說德·弗里斯被他自己對(duì)月見草的研究蒙蔽了雙眼顯然是不夠的。他只需要看看自己身體的復(fù)雜適應(yīng)性,就會(huì)發(fā)現(xiàn)“突變論”是一個(gè)錯(cuò)誤的理論,毫無成功的機(jī)會(huì)。

這些后達(dá)爾文主義時(shí)代的突變論者,同時(shí)也是躍變論者和反漸變主義者。盡管邁爾把它們歸到了“隨機(jī)進(jìn)化理論”這個(gè)類別下面,但我在這里批駁的觀點(diǎn)則更為根本。這些突變論者實(shí)際上認(rèn)為,不需要任何選擇,突變本身就足以解釋進(jìn)化。如果不借助神秘化的突變觀念,這就是不可能成立的,無論是漸變論者還是躍變論者都不例外。如果突變是沒有方向的,我們顯然無法解釋進(jìn)化的適應(yīng)方向。如果突變以適應(yīng)性為方向,那么我們就有權(quán)追問這究竟是如何發(fā)生的。拉馬克主義的用進(jìn)廢退學(xué)說盡管不正確,但還是在解釋如何引導(dǎo)變異的方向上進(jìn)行了勇敢的嘗試。“突變論者”甚至沒能看到這里面存在問題,這也許是因?yàn)樗麄儑?yán)重低估了適應(yīng)的重要性——當(dāng)然,他們并不是最后一批這樣做的人。今天,我們?cè)谥刈x貝特森否定達(dá)爾文主義的話語時(shí),仍然可以感到一陣陣刺痛:“大多數(shù)人現(xiàn)在都看到了,在自然選擇引導(dǎo)下通過某些不可想象的步驟完成大多數(shù)種群的轉(zhuǎn)變,這完全不符合事實(shí),以至于我們只能……對(duì)這種理論主張的倡導(dǎo)者表現(xiàn)出來的糊涂驚嘆不已。”

如今,某些種群遺傳學(xué)家稱自己為“非達(dá)爾文主義進(jìn)化論”的支持者。他們認(rèn)為,進(jìn)化過程中發(fā)生的基因替代,有許多是彼此無關(guān)的等位基因之間的非適應(yīng)性替代。這在宇宙的某個(gè)地方可能是真的,但是很顯然,即使真的如此,也對(duì)解決復(fù)雜適應(yīng)性的進(jìn)化問題沒有任何幫助。至于現(xiàn)代的中立主義者,他們已經(jīng)承認(rèn),他們的理論不能解釋適應(yīng),但奇怪的是他們似乎仍然認(rèn)為這種不能解釋適應(yīng)的理論是有意義的。真是蘿卜白菜各有所愛!

“隨機(jī)遺傳漂變”(random genetic drift)這個(gè)術(shù)語通常與休厄爾·賴特(Sewall Wright)這個(gè)名字聯(lián)系在一起。事實(shí)上,賴特對(duì)于隨機(jī)遺傳漂變與適應(yīng)之間的關(guān)系的看法比我之前提到過的其他人還要微妙得多。賴特的理論不屬于邁爾所列的第五類理論,因?yàn)樗鞔_地指出,(自然)選擇是適應(yīng)性進(jìn)化的動(dòng)力。隨機(jī)遺傳漂變可能會(huì)使得自然選擇更加容易完成自己的使命(因?yàn)殡S機(jī)遺傳漂變有助于脫離局部最優(yōu)解),但是決定復(fù)雜適應(yīng)性出現(xiàn)的仍然是自然選擇。休厄爾·賴特是著名的“種群遺傳學(xué)三巨頭”之一,也是其中唯一一個(gè)來自美國(guó)的人——另兩個(gè)巨頭是費(fèi)希爾和霍爾丹,后者創(chuàng)立了種群遺傳學(xué)并將達(dá)爾文的進(jìn)化論與孟德爾的遺傳學(xué)融合了起來。賴特強(qiáng)調(diào)隨機(jī)基因漂移(漂變)在進(jìn)化中的作用。但是,他同時(shí)也把漂變視為適應(yīng)得以改進(jìn)的一個(gè)(間接的)途徑。強(qiáng)選擇理論的其中一個(gè)問題在于,正如工程師們通過他們的“爬山算法”(hillclimbing algorithms)得知的——很容易陷入局部最優(yōu)當(dāng)中無法脫身。(局部最優(yōu)相當(dāng)于小山峰,同時(shí)那“不可攀登之山”的頂峰也隱約可見。)賴特的隨機(jī)漂移算法的優(yōu)點(diǎn)就在于,它能夠讓一個(gè)種系從一座小山峰漂移至山谷,然后再從那里沿著斜坡向更高、更大的山峰攀登。對(duì)于賴特來說,這種隨選擇而變的漂移,使得比單有選擇時(shí)的適應(yīng)更加完美得多的適應(yīng)有可能出現(xiàn)。這當(dāng)然是一個(gè)非常出色的天才想法。

古生物學(xué)家在對(duì)“隨機(jī)種系發(fā)生”進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬時(shí),已經(jīng)得到了一系列令人著迷的結(jié)果。在模擬實(shí)驗(yàn)中,進(jìn)化時(shí)間上的隨機(jī)游走所產(chǎn)生的趨勢(shì),與真實(shí)的趨勢(shì)驚人地相似,而且很容易誘使我們把它們解讀為隨機(jī)種系發(fā)生的適應(yīng)性趨勢(shì),盡管它們并不存在,這是令人不安的。然而,這并不意味著我們可以直接用隨機(jī)遺傳漂變來解釋實(shí)際的適應(yīng)趨勢(shì)。相反,這可能意味著,在我們認(rèn)為是適應(yīng)性趨勢(shì)的那些過程中,其中一部分是太過草率和可笑的。當(dāng)然,這并不會(huì)改變有些趨勢(shì)確實(shí)具有適應(yīng)性的事實(shí)——我們?cè)趯?shí)踐中并不一定能正確地將它們識(shí)別出來,而且這些真實(shí)存在的適應(yīng)性趨勢(shì)是不能通過隨機(jī)遺傳漂變產(chǎn)生的。它們必須通過一種非隨機(jī)力量而產(chǎn)生,那很可能是選擇。

現(xiàn)在,我們終于可以討論邁爾列出的第六種關(guān)于進(jìn)化的理論了。

理論6:通過自然選擇對(duì)隨機(jī)變異施加方向(確定其順序)

據(jù)我所知,達(dá)爾文主義自然選擇是唯一可以指導(dǎo)復(fù)雜適應(yīng)性方向上的進(jìn)化的力量——它們的“表現(xiàn)型”效應(yīng),對(duì)隨機(jī)變異的復(fù)制實(shí)體的非隨機(jī)選擇。它在我們這個(gè)星球上始終有效,而且不會(huì)受到困擾其他五種理論的缺陷的困擾。我們也沒有理由懷疑它在整個(gè)宇宙中的有效性。

達(dá)爾文式進(jìn)化的一般方法中的“主成分”是這樣的:復(fù)制某種實(shí)體,并在復(fù)制成功中發(fā)揮某種表現(xiàn)型的“力量”。我把這些必要的實(shí)體稱為“活躍的種系復(fù)制者”或“最優(yōu)解”。在概念上將它們的復(fù)制與它們的表現(xiàn)型效應(yīng)區(qū)分開來是很重要的,盡管在某些行星上,這兩者在可能會(huì)出現(xiàn)混同。我們可以把表現(xiàn)型適應(yīng)性視為復(fù)制者傳播的工具。

古爾德貶低了這種復(fù)制者視角下的進(jìn)化論,而過分地強(qiáng)調(diào)了“記賬”的重要性。他這個(gè)隱喻從表面看上去賞心悅目:把伴隨著進(jìn)化的遺傳變化看作記賬條目,即“會(huì)計(jì)師”對(duì)外界真正有意思的表現(xiàn)型事件的記錄。然而,在深入思考之后,我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)事實(shí)恰恰相反。對(duì)于達(dá)爾文式(而不是拉馬克式)的進(jìn)化來說,最核心和必不可少的一點(diǎn)是,必須存在從基因型到表現(xiàn)型(而不是方向相反)的因果邏輯。基因頻率的變化不是表現(xiàn)型變化的被動(dòng)記賬記錄:恰恰是因?yàn)樗鼈兎e極地引發(fā)了表現(xiàn)型變化(并且在這個(gè)范圍內(nèi)),才有可能出現(xiàn)表現(xiàn)型的進(jìn)化。如果無法理解這種單向流動(dòng)的重要性,對(duì)于這種從基因型到表現(xiàn)型的單向流動(dòng)(即從基因到身體的單向流動(dòng)),只要對(duì)比一下“基因突變”(比如導(dǎo)致未來的后代的身體出現(xiàn)變化的突變)與純粹的“身體突變”(比如某只動(dòng)物突然失去了一條腿),就很容易理解了。后面這種變化是不會(huì)傳給未來的子孫后代的。只存在從基因到身體的因果之箭,它是不可逆轉(zhuǎn)的。但是,對(duì)于如此簡(jiǎn)單的道理,古爾德雖然提出了一個(gè)“記賬隱喻”,但是沒有理解。這令我非常震驚。他的“記賬隱喻”顯然是不得要領(lǐng)的。或者將這種單向流動(dòng)過度詮釋為沒有彈性的、不會(huì)偏離的“遺傳決定論”,都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的錯(cuò)誤。

在適用于整個(gè)宇宙的普適視角下,我還要強(qiáng)調(diào)“一次性選擇”和“累積性選擇”之間的區(qū)別。在非生命世界,秩序可能來自一些可以被描述為“退化的選擇”的過程。海邊的鵝卵石在海浪沖刷下完成了分類——較大的鵝卵石會(huì)與較小的鵝卵石分開。我們可以認(rèn)為,這是從最初隨機(jī)的無序狀態(tài)中“選擇”出了一種穩(wěn)定的配置。同樣,對(duì)于行星沿著各自的軌道“和諧”圍繞著恒星運(yùn)轉(zhuǎn)、電子圍繞著原子核運(yùn)轉(zhuǎn)、晶體的穩(wěn)定形狀、氣泡和液滴的平衡……甚至可能是我們所在的宇宙的多維性,都可以給出同樣的解釋。但是,這種選擇全都是一次性的,不會(huì)產(chǎn)生累進(jìn)性進(jìn)化,因?yàn)椴淮嬖趶?fù)制,也不存在世代之間的遺傳。復(fù)雜適應(yīng)性需要許多世代的累積選擇,每一代發(fā)生的變化都建立在以前發(fā)生的變化的基礎(chǔ)之上。在一次性選擇中,穩(wěn)定狀態(tài)可能出現(xiàn)并得以保持,但是它不會(huì)繁殖,沒有后代。

而在有生命的世界里,任何一代之內(nèi)的選擇都是一次性的,類似于沙灘上的鵝卵石的排序。生命的特殊性在于,連續(xù)多代的選擇是可以漸進(jìn)性地、累積性地構(gòu)建出各種結(jié)構(gòu)的,當(dāng)這些結(jié)構(gòu)最終變得足夠復(fù)雜時(shí),就會(huì)使觀察者產(chǎn)生“一定存在某種設(shè)計(jì)”的強(qiáng)烈錯(cuò)覺。一次性選擇是物理世界中最常見的,無法產(chǎn)生復(fù)雜適應(yīng)性。累積選擇則是生物世界的標(biāo)志,我認(rèn)為它是一切復(fù)雜適應(yīng)性背后的根本動(dòng)力。

未來普適達(dá)爾文主義的其他科學(xué)課題

活躍的種系復(fù)制者及其表現(xiàn)型后果,構(gòu)成了生命普適性的“總菜譜”,但是系統(tǒng)的具體形式則可能在不同行星之間呈現(xiàn)出很大的差異——無論是對(duì)于復(fù)制實(shí)體本身,還是對(duì)于它們賴以保證自身生存的“表現(xiàn)型”,都是如此。事實(shí)上,正如萊斯利·奧格爾(Leslie Orgel)所指出的,“基因型”和“表現(xiàn)型”之間的區(qū)別有時(shí)是模糊不清的。

復(fù)制實(shí)體也不一定是DNA或RNA,甚至不一定非得是有機(jī)分子。即使是在我們這個(gè)星球上,DNA本身也可能是較晚才出現(xiàn)的“篡權(quán)者”,取代了無機(jī)晶體復(fù)制者。我們或許還可以說,今天的選擇是在幾個(gè)層次上同時(shí)進(jìn)行的,例如,在基因的層次上、物種的層次上或譜系的層次上,以及在文化傳播單位的層次上。這個(gè)建議很有說服力,它來自蘇格蘭化學(xué)家格雷厄姆·凱恩斯-史密斯。我在《盲眼鐘表匠》一書中也詳細(xì)闡述過他的理論。這不僅是因?yàn)槲蚁嘈潘乙彩且驗(yàn)樗浅C鞔_地強(qiáng)調(diào)了復(fù)制在生命的起源中的重要性。

普適達(dá)爾文主義的完整科學(xué)可能還會(huì)考慮到復(fù)制者超越了它們的具體性質(zhì)和被復(fù)制的時(shí)間尺度的某些方面。例如,它們“微粒化”(與“混合”相對(duì))的程度對(duì)進(jìn)化的影響,可能比它們具體的分子性質(zhì)或物理性質(zhì)更加重要。同樣,對(duì)全宇宙的復(fù)制者進(jìn)行分類時(shí),我們憑借的可能更多的是它們的維度和編碼規(guī)則,而不是它們的大小和結(jié)構(gòu)。DNA是一個(gè)由數(shù)字編碼的一維數(shù)組。我們還可以想象二維矩陣形式的“遺傳”代碼,甚至可以想象三維代碼,盡管學(xué)習(xí)普適達(dá)爾文主義的學(xué)生可能會(huì)搞不清楚這樣的代碼應(yīng)該如何“讀”取。(當(dāng)然,作為一個(gè)分子,DNA的三維結(jié)構(gòu)決定了它如何復(fù)制和轉(zhuǎn)錄,但是這一點(diǎn)并不能使它成為三維代碼,因?yàn)镈NA的含義取決于符號(hào)的一維有序排列,而不是它們?cè)诩?xì)胞中相對(duì)于彼此的三維位置。)除數(shù)字代碼之外,模擬代碼也值得在理論上加以研究,這類似于純粹模擬的神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)引發(fā)的理論問題。在神經(jīng)系統(tǒng)中,這個(gè)問題就是工程師們所稱的隨機(jī)“噪聲”問題。在任何一個(gè)信息傳輸過程或放大過程中,都必須加入一些噪聲。這是因?yàn)椋吧窠?jīng)細(xì)胞”的工作方式?jīng)Q定了,它們對(duì)噪聲比對(duì)其他東西(比如,電話線)更加“易感”。現(xiàn)代通信系統(tǒng)越來越多地采用數(shù)字形式傳輸而較少采用模擬形式傳輸,事實(shí)上,神經(jīng)細(xì)胞傳輸信息時(shí)也類似——它們利用的是尖峰的時(shí)間模式,而不是尖峰的(模擬)高度。關(guān)于模擬制式與數(shù)字制式的更詳盡的對(duì)比,請(qǐng)參閱我在本文集第一輯中的另一篇文章《科學(xué)與感性》,在那里,我對(duì)(傳遞西班牙無敵船隊(duì)的信息的)“模擬”烽火信號(hào)與“數(shù)字”烽火信號(hào)進(jìn)行了討論。

至于復(fù)制者影響自身生存的力量的表現(xiàn)型“杠桿”,我們已經(jīng)過分習(xí)慣于將它們與離散的生物體或“工具”捆綁在一起進(jìn)行處理,以至于忘記了存在著更發(fā)散的體外表現(xiàn)型或擴(kuò)展表現(xiàn)型的可能性。事實(shí)上,即使是在我們這個(gè)星球上,也存在著大量可以解釋為擴(kuò)展表現(xiàn)型的有趣適應(yīng)。從一般的理論角度來說,我們還是應(yīng)該討論離散的有機(jī)體,它們有著周而復(fù)始的生命周期,這是任何高級(jí)復(fù)雜適應(yīng)性進(jìn)化過程的必要條件。這個(gè)課題在普適達(dá)爾文主義的完整闡述中理應(yīng)占有一席之地。

另一個(gè)值得充分討論的候選課題可能是我所稱的復(fù)制者譜系的分化、趨同或重組。就地球上的DNA的情況而言,趨同是由性過程以及其他相關(guān)的過程造成的。在這種情況下,在物種內(nèi)趨同的DNA是在最近的分化之后發(fā)生的。現(xiàn)在學(xué)界還提出了另一種不同的趨同,它可能發(fā)生在很久以前就分化的譜系之間。例如,有證據(jù)表明,魚和細(xì)菌之間存在著基因轉(zhuǎn)移。在地球之外的其他行星上,復(fù)制譜系可能會(huì)允許在不同的時(shí)間尺度上出現(xiàn)多樣化的重組。在地球上,種系發(fā)生的“河流”則幾乎是完全分化的。即使某些主要的支流在分化后又出現(xiàn)了重新配對(duì),也只能通過涓涓細(xì)流實(shí)現(xiàn)交叉流動(dòng),就像魚和細(xì)菌的例子那樣。當(dāng)然,在物種內(nèi)部,性重組促成了大量分化和趨同組成的“三角洲”——需要強(qiáng)調(diào)的是,這種情況只能發(fā)生在物種內(nèi)部。也許,宇宙中存在一些行星,在那里,“遺傳”系統(tǒng)允許在所有層次上發(fā)生更多的“串聯(lián)”,從而形成一個(gè)巨大的、肥沃的“三角洲”。

前面幾段也許有幻想成分,我還沒有充分考慮它們對(duì)合理性的影響。但是我的一般立場(chǎng)很明確:對(duì)宇宙中的生命的任何猜測(cè)都必須有一個(gè)限制。如果某種生命形式呈現(xiàn)出了復(fù)雜適應(yīng)性,那么就說明其必定擁有能夠產(chǎn)生復(fù)雜適應(yīng)性的進(jìn)化機(jī)制。無論具體的進(jìn)化機(jī)制如何千差萬別,如果不存在關(guān)于整個(gè)宇宙的生命的其他一般性理論,那么我敢打賭,宇宙生命將總是可以被識(shí)別為達(dá)爾文式的生命。達(dá)爾文主義的規(guī)律可能與物理學(xué)的偉大規(guī)律一樣普遍適用于整個(gè)宇宙。

寫在后面

在這篇文章一個(gè)尾注中,我承諾將會(huì)回過頭來討論所謂的“詩意的科學(xué)”(poetic science)。斯蒂芬·古爾德沉溺于自己的修辭手法,聽任讀者將三種完全不同的不連續(xù)性混淆在一起:大突變、大滅絕和快速漸變。它們之間沒有什么共同之處,暗示它們彼此相關(guān)除了誤導(dǎo)讀者之外沒有任何好處。同樣,所謂的“詩意的科學(xué)”也存在類似的危險(xiǎn)。古爾德的“詩意的科學(xué)修辭”的誤導(dǎo)性造成的一個(gè)極端例子(甚至誤導(dǎo)了專業(yè)的科學(xué)家),請(qǐng)參見本文集《評(píng)“亞拉巴馬州插頁”》一文的腳注。

我還懷疑,在一定程度上,這種“溫和的食物”(mild gentle food)也困擾著醫(yī)學(xué)。許多年前,我父親患上了十二指腸潰瘍,醫(yī)生告訴他,要多吃牛奶布丁和其他“清淡、綿軟的”食物,而后來的醫(yī)囑并沒有提到這些。我懷疑,較早的那種醫(yī)囑很可能源于牛奶與“清淡”“綿軟”“溫和”這些特質(zhì)的某種“詩意的聯(lián)系”,并沒有什么實(shí)質(zhì)性證據(jù)的支持。直到今天,如果你想減肥,人們還是會(huì)建議你不要吃黃油、冰激凌和其他脂肪含量高的食物,這種建議真的有扎實(shí)的證據(jù)支持嗎?或者只是因?yàn)檫@些東西與“肥胖”一詞有某種“詩意的聯(lián)系”?

我喜歡積極意義上的“詩意的科學(xué)”,但是不要忘記,這個(gè)世界上有許多好詩,也有不少爛詩。

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