生物的演化有方向性吗?

作者: ImagineNature

来源: 果壳

发布日期: 2018-02-28

生物的演化是否有方向性是一个复杂的问题,答案既不是“有”也不是“没有”。演化在不同的时间尺度上表现出不同的行为,从微秒到亿年,演化的方向性受到环境变化、自然选择、突变随机性等多种因素的影响。生命历史没有显而易见的方向性,无法简单用进步或倒退来概括。

生物的演化有方向性吗?如果向你提出这个问题,你会如何回答?然而事实上,答案可能会让你失望:既不是“有”,也不是“没有”。我们很容易说演化没有某些具体的方向,比如没有“进步”和“倒退”——因为进和退根本就没有良好定义,总不能说通向人类就是进步、远离人类就是倒退;也没有明显的“变大”和“变小”——大象远小于恐龙,可蓝鲸就是地球历史上最大的生物。

但不限定具体方向的话,谈论这个问题就很难了。因为演化作为一个历史事件实在太漫长,在不同的时间尺度上,会表现出不同的行为。譬如说,你每天的移动有方向吗?假设只看工作日早晨八点钟,那么你可能正在高速前往公司,方向正西;但晚上六点钟,则可能反过来高速前往家里。一天平均下来,虽然发生了移动,但并没有方向。

虽然难,但若要回答“演化是否有方向性”的问题,也可以拆分成几个小问题来说。这里,我会按照时间为标准来划分。在1微秒的时间尺度上,演化当然没方向,因为这么短的时间里它基本上就是静止的。这时候演化就不是静止了,但依然没有方向,因为突变是“随机”的,意外也是随机的。

等到自然选择能发挥作用的时候,情况就发生了变化。和随机的突变不同,自然选择是有方向的。但是这个方向并不是更高更快更强,而是朝着“更适应环境”的方向走。它和我们平常理解的方向概念就有微妙的差异。

环境是自然选择的标杆,环境变了演化方向也得变。1代的尺度上我们通常还不用考虑环境改变(人类除外,人类改变环境的能力太奇葩),100万年就不行了。而在这个尺度上,环境的变化十分麻烦。

这可能是宏演化领域最坑人的一个问题了。如果回顾一下过去10亿年地球的生命历史,几乎所有人都会产生这样的印象:生命在从简单变复杂。毕竟10亿年前只有极为简单的多细胞动物,而5亿年就有了寒武纪大爆发,4亿年动物登陆,2亿年恐龙诞生,5000万年哺乳动物称霸,20万年有了智人。

我们要么飞向群星,要么都死了这一条反而是最简单的,因为太阳作为主序星的寿命只剩下50亿年。那之后,太阳会先变成红巨星,亮度急剧增加,吃掉水星和金星,然后要么把地球烤熟、要么直接吞掉烧化。然后,太阳会变成白矮星,地球(如果还存在)陷入冰冷长夜。应该没有什么生命能扛过这一劫,除非它掌握了先进技术文明。

历史上Evolution一词在文化界长期和进步的概念联系在一起,导致它在中国被翻译成了“进化”。但达尔文曾经在笔记上写过“千万别说什么最高级、最低级”,今天的生物学家也已经基本达成共识:生命历史没有那么显而易见的方向性,无法用进退来概括。在这个意义上,“演化”是比“进化”更好的用词。

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