无处不在的进化论

( 达尔文的理论似乎适用于生命的各个方面 )

达尔文在哪儿？

美国罗格斯大学的生物人类学家海伦·费希尔（Helen Fisher）以研究爱情出名，同时她也是交友网站Chemistry.com的科学顾问。这个网站利用费希尔根据自己多年对爱情的研究而设计的调查问卷，来决定哪些人适合约会。问卷设计依靠的是进化心理学，这来自达尔文的进化论。费希尔甚至用这个问卷测量了一下达尔文，结果这是“一个谈判代表，富有想象力，理论严谨，谦逊、好相处、富有直觉，同时也已婚，唉，还入了土”。

费希尔工作的理论依据只是达尔文理论的一个分支。

“达尔文之前，没有科学方法来解释复杂的生命世界以及它们之间的关系，而达尔文看到了。他透过缤纷复杂的自然现象，看到了这个世界的本质，洞见了引导自然界的难以置信的力量。他让人们认识到这个世界不是静态的，也不是永恒的，它一直在进化，现在的世界与过去不同，将来的世界也与现在不同。”美国麻省理工学院分子生物学系主任乔纳森·金（Jonathan King）在接受本刊记者采访时说，他是麻省理工所在的马萨诸塞州“达尔文200周年”纪念活动的负责人。除了对大学教育感兴趣，他对初高中教育也兴致盎然，“达尔文的理论不仅局限于生物学范畴，也渗透了人类的生活。我们要把他介绍给年轻学生，介绍的内容极其广泛，他似乎无处不在”。

那么，达尔文在哪儿？“他甚至走到了宇宙深处，超越了我所研究的范畴。”乔纳森·金打趣道。20世纪，物理学家提出宇宙进化论，计算机科学出现了遗传算法，神经科学说是“用进废退”，社会科学用达尔文理论来解释人类政治和消费习惯，文学批评用它来分析小说情节、主题和人物，甚至宗教，这个和达尔文格格不入的团体，也开始用进化论武装自己，宣扬进化式传道。

除此之外，进化世界观已经扩展到经济学分析、政治以及人类交配行为之中。经济学家提出了理性选择理论，用来解释人类在市场中的行为。传统的经济学模型推测人类本性利己，就像传统的进化理论所描述的。但是在经济行为研究中，合作和利他倾向同样也出现。政府会透过累进税、遗产税及其他方式（教育、医疗、社会保障计划等）防止财富集中在小部分人手上。达尔文理论解释了“人为什么利他”这个问题，生物的合作行为源自所谓的“群体选择”，正如自然选择可以决定个体的命运，群体选择也能够决定群体的命运，具有某种适应性的群体很可能会逃脱灭绝的命运。群体选择培养忠于社会的特性，比如诚实、可信、体贴、忠贞，这些特点都是日后文明发展的关键。

达尔文理论的核心是自然选择，这实际上是一种思维方式，同样的范例能够描述无生命系统中的复杂性，比如股票市场和交通调度。虽然一些数学模型能够模拟复杂的现象，但是只有达尔文的方法才能揭示背后的原理：一个复杂的系统不仅会出现，而且经过一段时间会适应周围环境强加给它的约束，就像生命系统一样。

达尔文自己也不会想到，他已经走了那么远。美国宾夕法尼亚州立大学的物理学家李·斯莫林（Lee Smolin）提出，宇宙也有可能像生命那样通过达尔文的自然选择而演化，他称这项原理为“宇宙进化论”。按照这一理论，我们所处的宇宙是从时间开端以来，一直在演化着的一系列宇宙中年代最近的一个。在漫长的宇宙进化史上，会有无数个新宇宙诞生。更有甚者，我们宇宙中的生命则是黑洞的副产品。斯莫林指出这种说法的依据是：一个宇宙拥有的黑洞数量越多，这个宇宙就越稳定。他认为通过使用达尔文方法论，能够得到关于复杂宇宙的一种解释。

另外一种在生物学之外的进化论是遗传算法。遗传算法是模拟达尔文的遗传选择和自然淘汰的生物进化过程的计算模型，通过模拟自然进化过程搜索最优解。上世纪60年代，美国密歇根大学霍兰德（J.Holland）教授开始研究自然和人工系统的自适应行为。在这些研究中，他试图发展一种用于创造通用程序和机器的理论，而通用程序和机器则具有日益适应环境的能力。他受达尔文进化论和孟德尔遗传学的启发，将问题表示成群体，根据适者生存的原则，从中选择出适应环境的个体进行复制。通过交换和变异两种基本操作，产生新一代更适应环境的群体，最后得到一个最优个体。

这是一种以进化为基础的全新的方法论，是解决复杂问题的工具，在人工智能方面表现出很强的优势，并用于解决工程中的各种优化问题。一个著名的例子就是，工程师使用遗传算法设计了波音777客机的喷气发动机。另外，新墨西哥州立大学的研究人员设计了面相编码，用于罪犯身份鉴定，能够组合面部特征直到符合目击者对犯罪者面容的回忆。

霍兰德教授现在正致力于研究软件，不仅能够实现最优设计，还能够适应系统参数的改变，比如系统要素变化之后程序应该如何变化。这样一来，程序就能模拟复杂适应性系统，比如股票市场或者互联网交易行为，在这些活动中参与者的行为不受固定的规则支配。

生物学“圣经”

在达尔文擅长的生物学领域，他的影响更是不胜枚举。

“生物学家在准备实验和解释他们的结果时，进化论一直是理论依据。”新加坡基因研究所的博士后詹森·克里斯伯格（Jason Kreisberg）对本刊记者说。他曾经是乔纳森·金的学生，在他眼里，达尔文几乎是进化论的代名词，他不确定什么东西是按照非达尔文理论的方式进化而来的。“你在生物学方面了解得越多，就越会意识到对大多数生物而言，保持平衡最为重要。比如，细胞并不需要长得越快越好。再比如，生物界中大多数的酶并不是效率最高的，在很多实验中经过微小的改动就能大大提高它们的效率。但是为什么自然界中找不到非常高效的酶呢？如果细胞中一部分制造的产物，比其他部分消耗得快，这对细胞一点好处都没有，细胞们需要维持平衡，所以这些酶的效率都控制在一个合适的范围。”

乔纳森·金对本刊记者说：“抓住了进化论就抓住了现代医学研究的核心，在全世界的生物化学实验室，酵母细胞、线虫、果蝇以及小白鼠等，被人类用来作为探索人类疾病的模式生物。因为我们知道，所有的生命都起源于共同的祖先，很多基因、蛋白和细胞器等低等生物具有的结构，在高等生物中也很好地保存下来，对比研究能够带来巨大的益处。为此我们能够研究很多复杂的人类疾病，比如阿尔兹海默症等等。”

上世纪60年代，圣地亚哥神经系统科学研究所的杰拉德·埃德曼（Gerald Edelman）提出了“选择性”免疫理论，通过进化论解释了为什么免疫系统能够如此迅速地制造出抗体，攻击从未见过的病原体。他的发现立刻为全世界带来了一股研究风潮，席卷免疫学界、生物化学界和医学界。他认为，我们的身体在发现一种抗原后会产生一系列抗体，这些抗体有的会对这一抗原做出反应，有的则不会，机体就会有选择地增加那些最快做出反应的抗体，从而消灭抗原。

埃德曼于1972年获得诺贝尔生理学和医学奖，他说他的整个思想都受达尔文理论的影响。上世纪80年代，他将这个思想应用于神经网络，揭示记忆是如何形成的。记忆和环境的交互作用能够加强特定人群神经细胞之间的联系，大脑中神经元的“修剪”共同遵循着遗传法则和“用进废退”原则，埃德曼将这个过程形容为“神经的达尔文主义”。

埃德曼的研究证明，达尔文理论似乎适用于生命的各个方面。达尔文的研究本身适用于群体，但是他的理论则适用于个体细胞。比如癌细胞和人体原本的细胞竞争资源，最适应者生长得最快，最后癌细胞变成了肿瘤，癌细胞是“适者生存”中的胜利者。进化医学研究人员在分析了疾病模型以及发病率之后，从物种漫长的进化历史角度来看待疾病，能够得到很多新的见解。比如人类为什么倾向于长胖，这是因为我们的身体在缺少食物的环境中进化，高热量的食物对生存更有利。

此外，从进化角度还能说明为什么男人平均比女人少活7年这样的问题。这是因为越是卓有成效地繁殖后代，越会损害长期的健康状况。妻妾成群是要付出代价的，如果没有进化背景，人们不可能抓住重点，反而会怀疑为什么身体不设计得更好点，以便享用美好的生活。“达尔文理论让我们能回答这些其他理论根本没法回答的问题，比如上面这个问题，比如为什么会变老，为什么会有性别存在。”乔纳森·金对本刊记者说。

达尔文理论在经历了诸多考验后仍然屹立不倒，拥护此理论的学者根本不相信它会终结。“没有任何一个理论可以回答遇到的所有问题，当我们继续探索地球上的生命时，我们会在分子、细胞和器官的进化层面得到很多新的观点，但是我们相信，用自然选择学说来解释物种进化是正确的，达尔文理论还会走得更远，渗透到科学和社会的更多方面。”乔纳森·金对本刊记者说。■（文 / 曹玲） 达尔文科普宇宙起源进化论无处不在