《进化：方向与趋势的探索》 New 2025-01-02 作者 C3P00 一、进化重来的可能性 🤔生命是否会按照已知的历史发展？ 如果进化可以重来，根据古尔德的观点，我们将会完全认不出地球上的生命。这就如同播放一部神奇的录像带，如果我们随意地翻转带子再播放，来自另外一个世界的访客可能无法判断磁带究竟是正向播放还是在倒带。 当我们调暗灯，仔细欣赏这部倒放的《奇妙的生命》时，故事在一个蔚蓝色的壮丽星球——地球上展开。地球表面包裹着一层很薄的生物膜，有移动的动物和生根的植物。影片中有数以万计的不同种类的“演员”，大约一半是各式各样的昆虫。在开场中，并没有太多的故事发生。植物演变出无数形状，一些灵巧的大型哺乳动物逐渐演变成外形相似而体型较小的动物，许多昆虫也逐渐演化成其他昆虫，同时出现许多全新的面孔并随之变化为其他模样。从单个个体来看，很难辨别出明显的前进或倒退变化。当按下快进键后，看到的是地球上生物越来越稀少，许多动物形体开始缩小，生物种类减少，故事情节发展慢下来，生命的规模和大小逐步衰退，直到变成微小、单调的基本元素，在乏味无趣的大结局中，最后一个活物消失。 回顾整个过程，一个由形式多样的生物群组成的错综复杂、相互关联且无比壮阔的生物网络，最终退化成结构简单、样式单一且大多只会自我复制的蛋白质微粒。这不禁让我们思考，这些微粒到底是起点还是终点呢？ 二、新达尔文主义与后达尔文主义的观点碰撞 （一）新达尔文主义者 新达尔文主义者认为生命当然会有时间上的方向，但除此之外一切都不能肯定。他们强调有机界的进化没有定向的趋势，所以生命的未来不可预测。也就是说，进化不可预测的本质是他们能够作出的少数几个预测之一。例如，在鱼类在海洋里欢快撒欢的时候，也就是生命和复杂性的“巅峰”时期，谁能想到一些丑八怪正在靠近陆地的干涸泥潭里做着极其重要的事情呢？陆地对于当时那些海洋生物来说是多么陌生的概念呀！ （二）后达尔文主义者 然而，后达尔文主义者不断提及“必然性”。英国工程师罗斯·艾希比在其著作《为大脑而设计》中提到：“地球上生命的发展绝对不能被视为一件不同寻常的事情。相反，它是必然发生的事情。”他认为像地球表面这么庞大且基本处于多态稳定的系统，在50亿年的时间里，所有变量都聚合成具有极强自维持力的形式，除非是奇迹才能使之脱离这种状态，所以在这种情况下，生命的诞生就是不可避免的。不过，当“必然”与进化放在同一个句子里时，真正的生物学家却会退缩，因为历史上“必然”往往指的是“上帝”。 三、关于进化方向性的比喻与实验 （一）古尔德的比喻 古尔德把生命的可能性空间比作一个“宽广、低洼、均匀的巨大斜坡”。水滴随机地落在斜坡上涓涓而下，侵蚀出许多杂乱无章的细小沟壑。形成的沟壑因为有更多的水流冲刷而加深，很快形成小溪谷，并最终成为更大的峡谷。每一个细小的沟壑代表了一个物种发展的历史路径，初期这些细小沟槽的走向是完全随机的，一旦形成后续峡谷的走向就固定了。尽管他承认在他的比喻中有一个起始斜率，给坡顶上的降水设定了优先的流向，但他坚持认为没有什么东西可以扰乱进化的不确定性。他认为如果一次次重复这样的实验，每次都从一个完全相同的空白斜坡开始，每次得到的由山谷和山峰构成的地形都会大不相同。 （二）沙盘实验的启示 可是，当你像我曾经做的那样一次次重复这个试验时，结果可能暗示了另一个相悖的观点。你首先注意到的是，得到的地貌类型是所有可能形成的类型中非常有限的子集。许多熟悉地貌地形如连绵山脉、火山锥等永远也不会出现。因此可以放心地预测，生成的山谷和峡谷一般都是和缓的溪谷。虽然最初的沟槽是随机出现的，但随后的侵蚀遵循非常相似的过程，峡谷按照必然的次序显露出来。这就好比在古尔德的类比中，最初的一滴水好比是最先出现的物种，它可能是任何意想不到的生物体，虽然它的特点是不可预期的，但是沙盘的推演证明，根据沙子构成的内在趋势，其后代显露出一定的可预测性。尽管进化在某些点上对初始条件敏感（寒武纪生命大爆发就是其一），但这绝不能排除大趋势的影响。 四、垂直进化论及其他超自然观念 19世纪与20世纪之交，一些颇有声望的生物学家们曾大力宣传进化的趋势。其中著名的垂直进化论认为生物沿着一条直线发展，从最早的生物A到生物Z. 过去有些定向进化论者真的认为进化是没有分支的，他们把进化想象成一个向上攀登的生物阶梯，每一层都驻有一个物种，每一层都近于天道般的完美。即使是那些不那么倾向于线性般完美的垂直进化论者往往也是超自然主义者。他们觉得进化之所以有方向是因为有某种力量为其引导方向，这种力量可能是超自然的作用或者注入活物的神奇生命力，甚至是上帝本身。这些观念显然超出了科学的认知范围，本来就对科学家没什么吸引力，加上神秘主义和“新人类”的膜拜，更使人们对其敬而远之。✅ 五、人工进化中的目的与方向 在过去几十年里，视神为无物的工程师们已经制造出了可以自己设定目标且似乎有自己动机的机器。控制论的始创人诺伯特·维纳发现机器内部存在自我导向现象。他指出不仅是人类可以为机器设定目标，而且在绝大多数情况下，一台被设计来用于预防某些故障的机器，会找寻自己能够达成的目标。这意味着一旦机械的设计复杂性越过某个门槛，就会不可避免地涌现出目的。我们的意识也是一个无意识因子的集合，其中涌现出目的的方式和其他非特意的活系统中涌现目的的方式相同。例如最低端的恒温调节器也有它的目标和方向，即寻找并保持设定的恒定温度。令人震惊的是，有目的的行为可以从软件中许多无目的的子行为中显现出来。罗德尼·布鲁克斯的麻省理工移动式机器人采用自下而上的设计，能够基于目标和决策执行复杂任务，而它的目标是从简单的、无目的的电路中产生的。就像成吉思这个虫形机器人“想要”爬过厚厚的电话簿一样。 当进化论者把上帝从进化中抖落掉的时候，他们认为自己已经抖落掉了所有目的和方向的痕迹。进化曾是一台没有设计者的机器，一只由盲人表匠打造的钟表。然而，当我们构造非常复杂的机器并涉猎合成进化的时候，发现两者都能自行运转并且形成了自己的处理事务的方式。斯图亚特·考夫曼在适应系统中看到的自组织的无序之有序，以及罗德尼·布鲁克斯在机器中培育出的带有目的性的目标，是否足以说明不管进化是如何发生的，它都会进化出自己的目标和方向呢？如果仔细找寻，可能会发现生物进化中涌现出来的方向和目标可能产生自一大群无目的和无方向的组成部分，而无需援引活力论或者其他超自然的解释。计算机进化的实验证实了这一内在的目的性，这种自发产生的“趋势”。两位复杂性研究的理论家马克·贝多和诺曼·帕卡德仔细评判了许多进化系统，得出结论：“正如最近混沌研究的结果所表明，确定性系统可能是不可预测的，我们相信确定性系统是有目的性的。”对于那些被“目的和进化”的争论吵昏了头的人们来说，这个解释有助于他们把目的性理解为“驱使”或“势头”，而非一种自觉的、有意的目标或计划。 六、进化的主要趋势 （一）不可逆性 进化不可倒退（即著名的多洛氏不可逆法则）。当然也有一些例外，比如鲸在某种意义上从哺乳动物回退成一条鱼。但这些例外也恰恰验证了这一法则。今天的物种无法退回到过去的形态。要放弃来之不易的属性并不容易，这是一个文明演进的公理：已经发明的技术就再也不能当作从未发明过。某个活系统一旦进化出了语言或者记忆，就再也不会放弃它。同样，生命出现了就不会再隐退。没有任何一个地质区域会在有机生命渗入之后重归寂静。生命利用无机物质世界，不顾一切地将其转化为有机物质。生命一旦在某种环境中安顿下来，就会顽强地维持着某种程度的存在，无论那里是滚烫的温泉、高山裸岩还是机器人的金属表面。生命出现之前的地球理论上是一个贫瘠荒凉的行星，但现在普遍认为当时地球在慢慢熬制着生命所需的配料，实际上地球是一个等待接种的球形培养基。可以想象有个方圆8000英里的大碗装满了经过高温灭菌的鸡汤，某一天将一个细胞滴落其中，第二天细胞便以指数级增长布满这个巨碗。几十年间各种变异的细胞拱入每个角落，即使要用上百年的时光也不过是地质年代的一个瞬间。生命势不可挡。同样，人工生命一经渗入计算机，就永远留在计算机的某处永远不会消失。 （二）递增的复杂性 每当我问朋友进化是否有方向时，总是得到这样的答案（如果有回答）：“它朝越来越复杂的方向发展”。尽管几乎每个人都清楚地知道进化朝着更加复杂的方向发展，但我们手头真正言之有物的有关复杂性的定义却很少。当代生物学家质疑生命趋向复杂化的观点。史蒂文·杰·古尔德说：“日趋复杂化的幻觉是人为的现象。因为你必须先建立一些简单的东西，如此一来，随后产生的自然就是复杂的东西了。”然而有许多简单的事情大自然从未做过。如果没有某种朝向复杂性的驱动力，大自然为什么不一直停留在细菌时代，发展出数百万各种各样的单细胞物种？又为何不停留在鱼类阶段尽可能创造出所有鱼类形式呢？为什么要把事情搞得更复杂呢？就此而言，生命为什么要以简单的形态开始呢？据我们所知并没有相关规则说明事情必须越变越复杂。如果复杂化是一个真正的趋势，那么一定有某种事物推动了它。在过去的百年里，科学家们提出了多种理论来解释这种复杂化的现象，但由于对复杂性的定义目前仍然含糊不清，尚未有人系统地研究化石记录以确定能测量的复杂性是否随着时间增加。人们针对某些特定短谱系生物进行了一些研究，采用不同的方法测量复杂性，结果有时复杂性增加了，有时却没有增加。简而言之，我们并不确知伴随着生物显而易见的复杂化究竟发生了什么事情。 （三）递增的多样性 这一点需要认真说明。加拿大的伯吉斯页岩化石群展示了寒武纪生命大爆发时期的众多新生物的出现和发展，这些生物群体的基本类型比我们祖先生物的基本类型更富有多样性。古尔德在《奇妙的生命》一书中阐述了这个观点，它促使我们重新思考所谓的“多样性”。 通过以上对进化的多方面探讨，我们可以看出进化是一个充满奥秘且极具魅力的研究领域。它不仅仅关乎生命的起源与发展，还涉及到目的、方向等诸多深刻的哲学问题。无论是从生物学角度还是从哲学角度，进化都为我们提供了一个广阔的思考空间。🧐
一、进化重来的可能性
🤔生命是否会按照已知的历史发展？
如果进化可以重来，根据古尔德的观点，我们将会完全认不出地球上的生命。这就如同播放一部神奇的录像带，如果我们随意地翻转带子再播放，来自另外一个世界的访客可能无法判断磁带究竟是正向播放还是在倒带。
当我们调暗灯，仔细欣赏这部倒放的《奇妙的生命》时，故事在一个蔚蓝色的壮丽星球——地球上展开。地球表面包裹着一层很薄的生物膜，有移动的动物和生根的植物。影片中有数以万计的不同种类的“演员”，大约一半是各式各样的昆虫。在开场中，并没有太多的故事发生。植物演变出无数形状，一些灵巧的大型哺乳动物逐渐演变成外形相似而体型较小的动物，许多昆虫也逐渐演化成其他昆虫，同时出现许多全新的面孔并随之变化为其他模样。从单个个体来看，很难辨别出明显的前进或倒退变化。当按下快进键后，看到的是地球上生物越来越稀少，许多动物形体开始缩小，生物种类减少，故事情节发展慢下来，生命的规模和大小逐步衰退，直到变成微小、单调的基本元素，在乏味无趣的大结局中，最后一个活物消失。
回顾整个过程，一个由形式多样的生物群组成的错综复杂、相互关联且无比壮阔的生物网络，最终退化成结构简单、样式单一且大多只会自我复制的蛋白质微粒。这不禁让我们思考，这些微粒到底是起点还是终点呢？
二、新达尔文主义与后达尔文主义的观点碰撞
（一）新达尔文主义者
新达尔文主义者认为生命当然会有时间上的方向，但除此之外一切都不能肯定。他们强调有机界的进化没有定向的趋势，所以生命的未来不可预测。也就是说，进化不可预测的本质是他们能够作出的少数几个预测之一。例如，在鱼类在海洋里欢快撒欢的时候，也就是生命和复杂性的“巅峰”时期，谁能想到一些丑八怪正在靠近陆地的干涸泥潭里做着极其重要的事情呢？陆地对于当时那些海洋生物来说是多么陌生的概念呀！
（二）后达尔文主义者
然而，后达尔文主义者不断提及“必然性”。英国工程师罗斯·艾希比在其著作《为大脑而设计》中提到：“地球上生命的发展绝对不能被视为一件不同寻常的事情。相反，它是必然发生的事情。”他认为像地球表面这么庞大且基本处于多态稳定的系统，在50亿年的时间里，所有变量都聚合成具有极强自维持力的形式，除非是奇迹才能使之脱离这种状态，所以在这种情况下，生命的诞生就是不可避免的。不过，当“必然”与进化放在同一个句子里时，真正的生物学家却会退缩，因为历史上“必然”往往指的是“上帝”。
三、关于进化方向性的比喻与实验
（一）古尔德的比喻
古尔德把生命的可能性空间比作一个“宽广、低洼、均匀的巨大斜坡”。水滴随机地落在斜坡上涓涓而下，侵蚀出许多杂乱无章的细小沟壑。形成的沟壑因为有更多的水流冲刷而加深，很快形成小溪谷，并最终成为更大的峡谷。每一个细小的沟壑代表了一个物种发展的历史路径，初期这些细小沟槽的走向是完全随机的，一旦形成后续峡谷的走向就固定了。尽管他承认在他的比喻中有一个起始斜率，给坡顶上的降水设定了优先的流向，但他坚持认为没有什么东西可以扰乱进化的不确定性。他认为如果一次次重复这样的实验，每次都从一个完全相同的空白斜坡开始，每次得到的由山谷和山峰构成的地形都会大不相同。
（二）沙盘实验的启示
可是，当你像我曾经做的那样一次次重复这个试验时，结果可能暗示了另一个相悖的观点。你首先注意到的是，得到的地貌类型是所有可能形成的类型中非常有限的子集。许多熟悉地貌地形如连绵山脉、火山锥等永远也不会出现。因此可以放心地预测，生成的山谷和峡谷一般都是和缓的溪谷。虽然最初的沟槽是随机出现的，但随后的侵蚀遵循非常相似的过程，峡谷按照必然的次序显露出来。这就好比在古尔德的类比中，最初的一滴水好比是最先出现的物种，它可能是任何意想不到的生物体，虽然它的特点是不可预期的，但是沙盘的推演证明，根据沙子构成的内在趋势，其后代显露出一定的可预测性。尽管进化在某些点上对初始条件敏感（寒武纪生命大爆发就是其一），但这绝不能排除大趋势的影响。
四、垂直进化论及其他超自然观念
19世纪与20世纪之交，一些颇有声望的生物学家们曾大力宣传进化的趋势。其中著名的垂直进化论认为生物沿着一条直线发展，从最早的生物A到生物Z. 过去有些定向进化论者真的认为进化是没有分支的，他们把进化想象成一个向上攀登的生物阶梯，每一层都驻有一个物种，每一层都近于天道般的完美。即使是那些不那么倾向于线性般完美的垂直进化论者往往也是超自然主义者。他们觉得进化之所以有方向是因为有某种力量为其引导方向，这种力量可能是超自然的作用或者注入活物的神奇生命力，甚至是上帝本身。这些观念显然超出了科学的认知范围，本来就对科学家没什么吸引力，加上神秘主义和“新人类”的膜拜，更使人们对其敬而远之。✅
五、人工进化中的目的与方向
在过去几十年里，视神为无物的工程师们已经制造出了可以自己设定目标且似乎有自己动机的机器。控制论的始创人诺伯特·维纳发现机器内部存在自我导向现象。他指出不仅是人类可以为机器设定目标，而且在绝大多数情况下，一台被设计来用于预防某些故障的机器，会找寻自己能够达成的目标。这意味着一旦机械的设计复杂性越过某个门槛，就会不可避免地涌现出目的。我们的意识也是一个无意识因子的集合，其中涌现出目的的方式和其他非特意的活系统中涌现目的的方式相同。例如最低端的恒温调节器也有它的目标和方向，即寻找并保持设定的恒定温度。令人震惊的是，有目的的行为可以从软件中许多无目的的子行为中显现出来。罗德尼·布鲁克斯的麻省理工移动式机器人采用自下而上的设计，能够基于目标和决策执行复杂任务，而它的目标是从简单的、无目的的电路中产生的。就像成吉思这个虫形机器人“想要”爬过厚厚的电话簿一样。
当进化论者把上帝从进化中抖落掉的时候，他们认为自己已经抖落掉了所有目的和方向的痕迹。进化曾是一台没有设计者的机器，一只由盲人表匠打造的钟表。然而，当我们构造非常复杂的机器并涉猎合成进化的时候，发现两者都能自行运转并且形成了自己的处理事务的方式。斯图亚特·考夫曼在适应系统中看到的自组织的无序之有序，以及罗德尼·布鲁克斯在机器中培育出的带有目的性的目标，是否足以说明不管进化是如何发生的，它都会进化出自己的目标和方向呢？如果仔细找寻，可能会发现生物进化中涌现出来的方向和目标可能产生自一大群无目的和无方向的组成部分，而无需援引活力论或者其他超自然的解释。计算机进化的实验证实了这一内在的目的性，这种自发产生的“趋势”。两位复杂性研究的理论家马克·贝多和诺曼·帕卡德仔细评判了许多进化系统，得出结论：“正如最近混沌研究的结果所表明，确定性系统可能是不可预测的，我们相信确定性系统是有目的性的。”对于那些被“目的和进化”的争论吵昏了头的人们来说，这个解释有助于他们把目的性理解为“驱使”或“势头”，而非一种自觉的、有意的目标或计划。
六、进化的主要趋势
（一）不可逆性
进化不可倒退（即著名的多洛氏不可逆法则）。当然也有一些例外，比如鲸在某种意义上从哺乳动物回退成一条鱼。但这些例外也恰恰验证了这一法则。今天的物种无法退回到过去的形态。要放弃来之不易的属性并不容易，这是一个文明演进的公理：已经发明的技术就再也不能当作从未发明过。某个活系统一旦进化出了语言或者记忆，就再也不会放弃它。同样，生命出现了就不会再隐退。没有任何一个地质区域会在有机生命渗入之后重归寂静。生命利用无机物质世界，不顾一切地将其转化为有机物质。生命一旦在某种环境中安顿下来，就会顽强地维持着某种程度的存在，无论那里是滚烫的温泉、高山裸岩还是机器人的金属表面。生命出现之前的地球理论上是一个贫瘠荒凉的行星，但现在普遍认为当时地球在慢慢熬制着生命所需的配料，实际上地球是一个等待接种的球形培养基。可以想象有个方圆8000英里的大碗装满了经过高温灭菌的鸡汤，某一天将一个细胞滴落其中，第二天细胞便以指数级增长布满这个巨碗。几十年间各种变异的细胞拱入每个角落，即使要用上百年的时光也不过是地质年代的一个瞬间。生命势不可挡。同样，人工生命一经渗入计算机，就永远留在计算机的某处永远不会消失。
（二）递增的复杂性
每当我问朋友进化是否有方向时，总是得到这样的答案（如果有回答）：“它朝越来越复杂的方向发展”。尽管几乎每个人都清楚地知道进化朝着更加复杂的方向发展，但我们手头真正言之有物的有关复杂性的定义却很少。当代生物学家质疑生命趋向复杂化的观点。史蒂文·杰·古尔德说：“日趋复杂化的幻觉是人为的现象。因为你必须先建立一些简单的东西，如此一来，随后产生的自然就是复杂的东西了。”然而有许多简单的事情大自然从未做过。如果没有某种朝向复杂性的驱动力，大自然为什么不一直停留在细菌时代，发展出数百万各种各样的单细胞物种？又为何不停留在鱼类阶段尽可能创造出所有鱼类形式呢？为什么要把事情搞得更复杂呢？就此而言，生命为什么要以简单的形态开始呢？据我们所知并没有相关规则说明事情必须越变越复杂。如果复杂化是一个真正的趋势，那么一定有某种事物推动了它。在过去的百年里，科学家们提出了多种理论来解释这种复杂化的现象，但由于对复杂性的定义目前仍然含糊不清，尚未有人系统地研究化石记录以确定能测量的复杂性是否随着时间增加。人们针对某些特定短谱系生物进行了一些研究，采用不同的方法测量复杂性，结果有时复杂性增加了，有时却没有增加。简而言之，我们并不确知伴随着生物显而易见的复杂化究竟发生了什么事情。
（三）递增的多样性
这一点需要认真说明。加拿大的伯吉斯页岩化石群展示了寒武纪生命大爆发时期的众多新生物的出现和发展，这些生物群体的基本类型比我们祖先生物的基本类型更富有多样性。古尔德在《奇妙的生命》一书中阐述了这个观点，它促使我们重新思考所谓的“多样性”。
通过以上对进化的多方面探讨，我们可以看出进化是一个充满奥秘且极具魅力的研究领域。它不仅仅关乎生命的起源与发展，还涉及到目的、方向等诸多深刻的哲学问题。无论是从生物学角度还是从哲学角度，进化都为我们提供了一个广阔的思考空间。🧐