來源：原理 ，作者Matthew Wills

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地球上的生命有著驚人的多樣性和復(fù)雜性：從藻類到大象，有著多達800萬，甚至是更多的生物物種，都是從一個共同祖先——35億年前的簡單單細胞進化而來的。這是否意味著進化有一個可預(yù)測的方向？更大的多樣性和復(fù)雜性是否總是不可避免的？

達爾文指出了自然選擇發(fā)生的三個必要因素：個體必須是不同的，所以種群中存在變異；這種變異必須能夠傳遞給后代；個體必須為爭奪資源而競爭，從而限制所能產(chǎn)生的后代數(shù)量。擁有了能夠獲得更多資源的變異基因的個體，也就有了產(chǎn)生更多像它們一樣的后代的可能。

進化同樣還依賴于環(huán)境，眾所周知的是，環(huán)境是一種會以不可預(yù)知的方式不斷變化的因素。例如，那些在黑暗洞穴中生活和進化的魚，通常會失去它們的眼睛，因為對它們來說，維持眼睛的成本超過了擁有眼睛的優(yōu)勢。

失明的洞穴魚。| 圖片來源：wikipedia

所以說，自然選擇會代代相傳，但它不能提前計劃，也沒有一個具體目標(biāo)。此外，并非所有的進化變化都是選擇的結(jié)果，它可以是中性或隨機的。它甚至無法保證可以產(chǎn)生更多的物種，因為一個單一譜系也可以發(fā)生進化，然后它可以在任何時候滅絕。那么，我們要如何將這樣一個并無目的的過程，與所看到的令人費解的多樣性和復(fù)雜性相協(xié)調(diào)呢？

Part。 1

生態(tài)與進化宛若一枚硬幣的兩個不同的面。環(huán)境不僅指生物體所處的物理環(huán)境，還包括與生物體相互作用的其他生物物種。

我們可以在漫長的生命史中看到生物與環(huán)境的相互作用。生物曾以單細胞的形式被“困”在海洋中長達數(shù)十億年。幾個不同的類群獨立進化出了多細胞性。但是，直到大約5.4億年前，第一批具有復(fù)雜發(fā)育、不同組織和器官的動物、植物以及真菌，才隨著寒武紀(jì)生物多樣性的“大爆發(fā)”出現(xiàn)。

這或許是由海洋中的氧氣含量的增加而引發(fā)的，而這又表明，這是在數(shù)百萬年的時間里，那些簡單的生命形式進行光合作用（植物和其他生物將陽光轉(zhuǎn)化為能量并釋放氧氣的過程）的結(jié)果。

一旦動物長到更大的尺寸，并進化出內(nèi)臟、下顎、牙齒、眼睛和腿等，繁雜的食物網(wǎng)就會伴隨捕食者和獵物之間的“軍備競賽”成為可能。具有適應(yīng)性的類群可以使它們在陸地上生存，讓它們獲得更多的機會。這個口子一旦撕開，這些創(chuàng)新就很難再被消滅，多樣性就出現(xiàn)了。

下圖是達爾文的《物種起源》中顯示了物種隨時間分裂的圖。如果物種的起源多于滅絕，那么物種豐度就會增加。這讓達爾文想知道，生態(tài)空間是否真的有一天就這樣被“填滿”。

《物種起源》中的圖示。| 圖片來源：Wikipedia

目前據(jù)我們所知的是，在過去的2.5億年里，物種數(shù)量一直在增加。即使在那幾次大型的滅絕事件中，也只是受到了暫時的挫敗，從更長遠的角度來看，它們甚至可能為物種多樣性創(chuàng)造了更多的機會。

Part。 2

然而，隨著生物體進化出更加復(fù)雜的發(fā)育系統(tǒng)，它們改變自身某些結(jié)構(gòu)的能力可能會隨之降低。這在一定程度上是因為基因、組織和器官通常擁有幾種不同的功能，所以要想把其中一種變得更好，且不會意外地對其他的某些方面造成破壞，會是一件很困難的事。

例如無論是長頸鹿還是人類，幾乎所有的哺乳動物都只有7塊頸骨。每當(dāng)這些物種發(fā)育或進化出了不同的數(shù)量時，都會造成其他的解剖學(xué)問題。鳥類則完全不同，它們似乎能輕而易舉地進化出不同數(shù)量的頸部椎骨，單是天鵝就有22到25塊頸部椎骨。但總的來說，當(dāng)進化產(chǎn)生新物種時，這些物種的形體構(gòu)型的靈活性可能就會隨著復(fù)雜性的增加而降低。

通常情況下，相近的物種最終會沿著相似的路徑被選擇。此外，“發(fā)育偏差”則意味著解剖變異并非隨機產(chǎn)生的。

以哺乳動物為例，它們都來自一個共同的祖先，并且盡管在不同的大陸上生活和進化，卻有著驚人相似的型，這是進化并非完全不可預(yù)測的另一個力證——對于同樣的物理和生物問題，只有這么多種解決方案，比如看、挖掘，或飛行。

Part。 3

顯然，在進化生物學(xué)的核心存在著明顯的矛盾。一方面，進化的機制在任何特定方向上并沒有傾向。而另一方面，當(dāng)這些機制運行起來，超越一定的閾值，它們所造成的生態(tài)和發(fā)展系統(tǒng)的交織就會趨向于產(chǎn)生越來越多的物種和更大的復(fù)雜性。

那么，我們能否期待未來會出現(xiàn)更大的多樣性和復(fù)雜性呢？我們現(xiàn)在正處于第六次物種大滅絕的開端，這會是一場由人類引發(fā)的大滅絕，它會抹殺數(shù)百萬年的進化結(jié)果，而且沒有任何停止的跡象。盡管如此，人類自身數(shù)量眾多，分布廣泛，且適應(yīng)性強，因此短時間內(nèi)并不會面臨滅絕危險。而更有可能的是，人類將通過在其他星球上建造可居住的生物圈，進一步擴大我們的分布。

也許有一天，我們會在其他星球上發(fā)現(xiàn)外星生命。它們會遵循與地球上生命相同的進化軌跡嗎？或許在那里，從單細胞向多細胞的過渡只是一個可輕松跨越的障礙。盡管這一幕在地球上出現(xiàn)得很晚，但卻發(fā)生了很多次。在地球上只有少數(shù)類群進化出了更復(fù)雜的不同組織類型，因此這或許代表了更高的難度。

如果外星生物克服了一些障礙，它們的發(fā)展確實可能更傾向于增加多樣性和復(fù)雜性的模式。但是，對行星上的其他物種來說，存在像人類這樣的占主導(dǎo)地位的智能物種，或許永遠會是一個壞的消息。

天文學(xué)家弗蘭克·德雷克（Frank Drake）曾提出了一個用來估計銀河系中可能會出現(xiàn)多少智慧文明的方程，它包含了用來描述這種文明在自我毀滅之前可能存在多久的一項。對于這一點，德雷克是悲觀的。而對我們來說，或許只能但愿他是錯的吧。

本文名稱：進化是可預(yù)測的嗎？
本文路徑：http://chinadenli.net/article28/cjphjp.html

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