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主题:【原创】关于一个新的进化机制 -- 十二级

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家园 【原创】关于一个新的进化机制

之前在进化论上一直有很深的困惑,主要的问题就在于进化的机制和速率上,按传统的观念,进化的分子基础在于DNA的突变上,也就是说,是DNA分子上的随机突变,导致了进化产生的可能性。

但这就有速率的问题,实际上,通过各种简单的计算后,可以得到一个很明显的结论,就是进化所需要的时间太长,以至于不可能在宇宙现存的时间内完成生物的进化。当然,在学界对这个问题一般是放置一边,因为进化是现实存在的,而计算的结果又是明显不合事实,近乎荒谬的,所以一个理智的判断就是我们算错了,我们的思考太简单,有许多方面没思考进去,以至于得出那么荒谬、不符合事实的结论。

但即使如此,还有个进化加速的问题,从DNA突变的角度看,由于细菌的DNA最不稳定,最容易发生突变,而真核生物的DNA则要稳定的多,尤其是越高级的生命,其性状的稳定性越高,那就应该很容易得出一个结论,即生命体越原始,进化速率越快,而生命体越高级,进化速率越慢,也就是说,进化应该是减速的,可实际上,大量的化石证据证明,进化是一个加速过程,而且是一个指数加速过程,倒是很类似于技术发展加速的形式。

即使是现代进化论,也并不能解决上面两个问题,因为现代进化论仍然是基于基因变异和自然选择,他虽然用种群和基因库代替了物种个体,但本质上的进化机制还是没有变。

实际基于更多的理由,我很早就对进化论产生了很大的怀疑,不过由于没有更好的理论,我一直还是接受这一理论作为生物学知识的基础之一,毕竟自然选择学说非常具有吸引力,在此之前没有其他的学说可与之相提并论,我甚至将其当作一个更广泛的世界观的基础。直到刚刚我发现,我好像发现了一个可以替代他的理论。

在叙述我刚得到的这个理论前,我想我有必要先简单的叙述一下我的生命、或生物学观点,因为我的推理其实相当快,至少比起写这篇文章要快得多,里面的许多推理对我来说都是很理所当然的,当然也就很快、很自然,但对别人来说就未必,所以先简略的介绍一下我基本的生物学观点还是可以帮助读者理解的。

在我基本的生物观点中,我认为生命不是物质,而是一种过程,我们的生命并不是由水啊、糖、蛋白质、脂肪这类的生命物质组成的,而是由这些物质参与的化学过程所复合而成的一个生命过程,所谓的生命物质就是参与这些生命过程的物质,从理论上来说,假如我们可以找到另一些物质,完成同样的化学过程,而没有什么变化,那这个生命就仍然是原来那个生命而没有什么变化,生命的实质是过程而不是物质。

其次,生命的信号传递和调控机制是强化和抑止,这没有什么例外,从神经元中的电信号到细胞核中的DNA转录,都是基于一样的原理。还有就是我一直认为生命系统就类似一架精密的机器,不去论它的设计性,最终都是应对一些状况,一些问题给出解决方案,所以生命的进化史可以类比技术发展史,而由于它们都具有指数加速性状,也更增强了我这种信念。

应该说,我的世界观中不止这些,但你若能接受我上面的这几个观点(即使仅仅是暂时的,那理解起下面的内容来,困难也应该不是太大了)

上面说了,我很早就怀疑进化论的可靠性,但自然选择的吸引力,让我一直愿意接受这个理论(另一个方面也是没有更好的理论),所以我怀疑的焦点,主要在于变异上面,上面提到的两个问题,主要的根源在于把进化机制建立在DNA变异上,只要认定进化机制并不是建立在随机的,偶然性的变异上,而是另一种更有效率的机制上,那就可以解决上述提到的两个问题,而不需要去动我最喜欢的自然选择机制。

而且也很容易找到诸如基因重组这样的技术(注意这里我常常把生命机制和技术混为一谈,这也确实是我思考的过程),当时我的想法是认为其实还有许多我们并不了解的演化机制,这些机制比起单纯的基因变异要高效的多,而且在生命进化的过程中,有各种诸类的机制被发展出来,这些机制也越来越高效,最终导致我们看到的,生命进化越来越快的现象。这里当然不可能有什么统一的原理和机制,而且必须要把观念思想建立在一些还无法验证的假设上,总是令人有些沮丧的,好在总算可以解决我更根本的困惑,所以勉强也能接受,虽然不怎么理想。

但在刚刚,我试图假设这其中是否会有某种一致性的原理,既然这生命跟技术很相似,那就用技术来类比一下,我可以肯定,在技术发展中,两种主要的机制,或者说唯二的机制,就是扩散和改良,那对于生命演化的机制中,是否也有这样两种简单基本的机制呢。很容易就能发现,这种类比不成功,无论是扩散或改良,都是有意识下的行为,生命演化中,不可能用这种意识的观念,不然还不如用智能设计论呢。

不过,也没必要那么快放弃,毕竟这实际也就十几秒的事,于是我又尝试了一下,试图从生命机制上上来看看,是不是也能找到类似的互补互促的机制。最初我并没有报太大的希望,但意外的发现,好像还真能找到这样的机制。

这里要说一下,在生物化学上,我已经建立起分子演化的概念,在我看来,在生命早期阶段,分子演化占据着重要地位。当然,由于生命的本质是过程,所以这些演化也是针对过程的,比如三羧酸循环,分子演化就是针对这诸类的种种循环,或者插入某个环节,或者利用某个环节,而生命也就在这些各种各样的循环中产生了。

所以假如从生命的机制出发,比对上面的技术发展模式,我们也可以得到类似的两种机制,或者也可以说是三种机制,即利用,和特化,这里特化其实就是强化或抑止的混合。

所谓利用,当然就是利用一种已有的化学循环机制,利用其中的一步或几步,来完成一个新的过程或目标,这里不需要什么目的性或意识,只要能发生它自然就会发生,就好像把煤点着就能烧了,不需要煤或氧气有反应的意识,这是自然而然就会发生的,只要有一个机遇,就会自发的反应起来了。而强化和抑止,当然是对已有的循环过程起调控作用,这里也不需要多说,了解生物学的,自然就知道这里都是一些生物调节的正负反馈过程。

所以,在这里,就可以把生命演化的机制在分子层面从DNA变异转为利用、强化、抑止这三种基本机制,而在一种更广泛的概念下,所谓的利用,其实也可以归结在强化和抑止这一对调节机制效应下,所以演化的分子层面机制就可以归结为强化和抑止。

用一对清晰的调控机制代替了模糊也不可靠的DNA变异,这一下就豁然开朗了。实际上,DNA变异基本都是有害的,越是高等的生物越是会抑止这类随机的无序变异,这样高等生物不是在扼杀自己的进化能力吗,而实际上,高等生物的进化速度远远高于低等生物。

实际上,这一想法,就是把生物个体内的调控模式,扩大到种系内,于是不光一个生物体能对外界的刺激做出反应,一个种群也以同样的机制对外界的刺激做出反应,当一种特性能够提高个体优势的时候,就能很容易的在种系内通过一种正反馈机制,得到不断的强化,最终达到一个新平衡,有可能适应新环境,也可能就产生一个新物种了。这种演化机制当然是在分子层面的,实质上就是分子层面的调控误差,这种误差并不有害,恰恰的为了进化需要,还是必须的。

很容易可以看出,这种演化机制效率要远远高于DNA变异的机制,举个例子吧,比方说身高,都知道孩子的身高不会跟父母身高一样,一般来说,可以根据父母身高给出孩子身高的平均线,而孩子的身高往往在这种平均线上下波动,可能高一点,也可能更矮一点。

假如用DNA变异怎么来解释着一现象,总不能说,孩子的基因变异了,所以有的比父母高,有的比父母矮,假如基因变异真是随机的,那为什么非得变个身高基因呢,为什么不是长得丑一点,或是缺个胳膊少个腿,现实中真的基因变异又无法修复的,往往是有先天缺陷的,或者根本活不下来(当然,现实中,生物学家也都是用基因重组来解释这类个体差异,根本不去搭理DNA变异这茬,这里仅仅是举例子,也不是太严谨的,但易于理解就好)。

而用调控误差就很容易能解释这一现象,这就是基因调控中的误差,对身高这一性状来说,有的孩子被强化了,所以长得比平均高一点,有的则被抑止了,所以就比平均矮一点。由于是在平均线上的误差,所以其分布当然符合正态分布,这也是现实的情况,人类的身高等性状,确实符合正态分布,当然由于大数定律的存在,这一证据也不是太强有力。

而在进化上,要让整个种群的身高往高的方面发展,那得多吃力,在有外部压力的情况下,也就是说高个更具优势的情况下,也先得先发生一个恰恰好的DNA变异,让这个人的身高比平均高,还要没有其他副作用,能健健康康的活下来,繁育出后代,然后他这些后代里,还要接着发生这些恰恰好的变异,再这么一代代的一直巧合下去,才能把外界的环境压力在个体性状下表现出来。

而在调控误差上来说,根本就没有这么麻烦,每一代自然而然的都会有调控误差出现,而这些误差只要是在DNA水平上发生的,自然就会是可遗传的,这里没有那种随机的变异。比如说,一个基因片段本来平均是表达四次的,然后在一个个体上却变成了表达五次,表达五次的就比表达四次的高一点,所有的东西都是多一点或少一点的关系,而没有一种完全无序随机的变异,当然这种误差,一般不会有害,你多长一厘米,或少长一厘米,并不会对你的生存能力构成什么威胁。所以这种误差当然是可以容忍的,也是进化需要的。假如有一种外在的压力,让高个的更具优势,比如美女们喜欢大长腿,那高个的基因会很快在人群中传播,迅速的提高人类的平均身高线,于是一代代的人就会越来越高,直到达到一个新平衡点。这种进化速率当然远远的超过基因变异的速率,甚至超过一般人的想象,它实际是一个种群,主动的对外界刺激做出的调整反应。

而在这里,我们也可以看到,实际上,我们不再需要另一种基本演化机制了,有这一种就足够了,再考虑优势扩散的原理,即经过足够的时间,少量的特性优势就会转化为压倒性的数量优势,所以,即使还存在过其他的演化机制,在调控误差机制的竞争下,恐怕很快就会变成无足轻松的东西,可能DNA随机变异在最初确实也是一种演化机制,但很明显完全比不上调控误差机制的情况下,肯定已经不是什么重要的东西了。

而至于像基因重组等技术,也不再需要被看作是基本演化机制了,而应该看作是一种辅助系统,是一种基本演化机制接受外界反馈信号的机制,类比的可以说,基因重组技术就好像是调控误差模式的感觉系统,假如把基本的调控误差模式比作是大脑,那基因重组就是眼睛。

由于演化机制是在分子层面进行的,而大型生物除了受精卵外,不会有什么传给下一代,于是各种后天的获得性性状就不可能遗传,因为难以想象,存在这样一种机制,能够把后天细胞性状,逆转录进生殖细胞DNA中,虽然逆转录确实存在,但体细胞的性状,不可能转录到生殖细胞中去,那样太天方夜谭了。所以若考虑一种单性繁殖的生物,那自然选择,或者说生存竞争,可能确实是唯一的,向基本演化机制反馈信息的模式,但实际上我们知道有基因重组技术,而这种机制,也可以向基本演化机制传递外界刺激信号。

结合基因重组技术和调控误差模式,可以很容易的解释一些在 自然选择原理下很难理解的现象,在自然选择原理下,一个物种只能进化出最有利于它生存的形态,但现实中有很多生物体,其实并没有符合这一原则,它们的一些性状并不利于其生存,反而是其负担,这也曾经深深困扰过达尔文,当然他最后也没有办法在自然选择原理下解决这些困惑。

但用基因重组技术就能很容易的进行解释,基因重组技术是一个复杂的多的机制,它也能传回远比自然选择复杂的多的信息,比如一些大角羊,它们硕大的角,怎么看都像是一种负担,自然选择怎么会造出这么无用的东西。但用基因重组来解释,却非常的自然,简单的说,这就是一种仪式,在大角羊中,存在着这样一些生殖仪式,它们通过互相顶角来竞争生育权,获胜的就可以得到优先生育权。这里也不用太去管为什么有这种仪式的,那不重要,可能是这样可以防止受伤之类的,反正知道有这种仪式就行了。而基因重组就把这种仪式信号反馈回基本演化机制,让那些角比较大的羊的基因,在种群里加速扩散。这里我们看到,一种非常复杂的信息,被传回到基本演化机制那里,而自然选择原理,则是根本做不到的。

也有人把这种模式,又模仿自然选择,取了个生殖选择的名字,但在我看来,这毫无必要,基因重组就是基因重组,多取一个名字会变得高大上吗?而且生殖选择这个名字也容易产生一些不必要的误解。

比如对于物种灭绝的模式,在自然选择和基因变异模式下,认为一个生物灭绝,自然是由于它不适应环境,生存能力越来越弱,不断的被淘汰,最后就被灭绝了。但在基因重组和调控误差模式下,我们会看到什么样的情景呢,比方说,环境恶化,食物减少,会发生什么呢,基因重组将这些信号反馈给基本演化机制,基本演化机制做出应对,选择降低繁殖能力,一方面提高了个体的食物占有率,一方面也降低了生殖消耗,可以增强生存能力。这种应对其实不光在种群层面,在个体层面也是同样,当食物减少,生物的繁殖欲望也会降低,也就是说,演化调控机制和生命调控机制,其实很类似,它们很可能有同源性,有类似的分子机制。当然,基本演化机制只是做出应对,它不可能去数自己的种群数量,也不可能会对种群数量做出什么预警,说数量太少了,太危险了,我得多生点,它只是在分子水平上做出的一种调控应激反应。而当种群数量在这种调控下,低到一个很危险的水平,那可能一场不大的环境灾害,就能导致这个种群彻底灭绝。

这也就是说,种群的灭绝,并非因为它个体竞争力的下降,而是由调控导致种群数量低到一个特别危险的水平而导致的,毕竟在人类文明发展之前,没有什么物种,在重大的自然灾害面前有多少自保能力。实际就算在人类社会里,一场大灾,在一些地方,也可能导致人们横死,而即使在中国,不到几十年之前,一些天灾,也还能导致人们成批的饿死,你无法说,这些饿死的人,是因为他们竞争力不够,不够强壮等。饿死的主要原因在于没饭吃,跟你强不强壮的关系不大,再强壮再聪明,没饭吃,也还是会饿死。

在这里,假如用那个生殖选择的称呼,就很容易造成误解,想生殖选择,就应该是以生殖优先的,怎么会主动减少生育,可其实,在食物链顶端的生物,由于需要巨大的捕食领地,往往都会限制自身的繁殖能力,这是一种很普遍的现象。而用自然选择,生殖选择等根本就解释不通,为了繁衍,延续种群,不能生也要生啊,得去争夺生存空间啊,怎么能自己限制自己的生育呢?可实际上当然不是这样的,这就是种群的一种应对机制,你可以说它有成功的一面,而有时候也会导致灾难,但反正就是一种存在的调控机制。

这里发现,连自然选择都不再重要了,由于有性繁殖的生物,就是主要用基因重组技术来向基本演化机制反馈外界信号的,所以自然选择机制应该已经退到一个相对很不重要的位置了。

或许在生物演化的最早期阶段,DNA变异和自然选择起过重要的作用,但当调控误差模式出现后,变异机制很快就无足轻重了,而在大型有性生殖的生物那里,也主要依靠基因重组技术来接收外界信号,自然选择的灭绝信号也就不重要了。而这里的说法其实还是对变异和自然选择较乐观的看法,更实际的可能是,考虑到调控模式几乎贯穿于生命演化的始终(在分子演化阶段,调控模式就存在),所以基因变异可能从来就没起到过什么重要作用。而对于自然选择来说,在单细胞阶段,明显逆转录是一种更高效的接受外界信号的机制,所以即使没有有性繁殖、基因重组技术,自然选择机制可能也并不重要,尤其是考虑到DNA应该是从RNA演化而来的,自然选择在生物演化中扮演的角色地位,可能远比我们最初想象的要低得多的多。

这里就是说,基于自然选择和遗传变异的进化论理论,可以被这套新理论所替代,在大型多细胞生物体阶段,自然选择被基因重组替代,遗传变异则被调控误差取代,而在单细胞阶段,则主要是基因重组变为DNA逆转录,考虑到DNA是从RNA演化来的,DNA逆转录技术,也应该是贯穿于整个DNA演化史的。以上结论,无论是达尔文的进化论还是现代进化论都没有例外,因为它们都是基于自然选择和遗传变异的,这也就是我所说的,这种新理论是取代原有的进化论的,很明显的,这种理论是更正确的,也是更好的。

既然已经把理论列出来了,那就不得不说一下新物种的产生了,毕竟物种产生是进化论的核心问题,进化论的产生动机,就是为了解决,一个旧物种是怎么产生新物种的问题。

在传统的进化论里,一个新物种的产生,被认为是变异的不断积累,经过漫长的岁月后,最终形成了生殖隔离,而形成了一个新物种。当然,我们已经知道,基于遗传变异和自然选择的进化论应该是被抛弃了,新的进化理论应该是基于调控误差和基因重组机制(在高等生物中),那我们是不是能在新理论下,类似的提出一种物种产生的模式呢?

那就先试试看,这里变异的积累,其实相对于基因库的积累,当然,这两者是不一样的,基因库的积累并不依赖于变异,恰恰的,变异是要避免并修正的,基因库的积累仍然依靠的是利用、强化、抑止这三种形式。你这里可以把基因库的积累,类比成各类的积累型发展,比如技术的发展,资本的积累等等,由于严格的讨论基因库的积累,需要用到许多数学工具,也太过抽象,这里就不进行了,这里就简单的假设基因库的积累已经完成,基因库里已经有了足够的应对方案。然后,外界就要有一个可资利用的生态位,并且通过基因重组技术,把信息传递给基本演化机制,然后演化调控机制做出反应,是物种持续演化,最后占据生态位。当然,最后还有一步,就是要生殖隔离,生殖隔离的目的当然是为了防止新物种的基因库不要被旧物种污染了,不然不就又变回去了吗?所以当生殖隔离完成,这就产生了新物种。

这看起来就像是新理论下的物种产生模式了,是吗?可实际上的是,这种所谓的新模式是有极大的问题的。

现实的情况是怎样的呢?现实的情况是,对于生态位的适应,往往不是仅仅通过演化调控来进行的,许多时候往往是依赖于生物个体的适应性来适应的,比如杂食动物,它本身就可以在数个生态位之间游走,不需要演化调控机制,仅仅依靠生物个体的应激反应,就能对环境的变化做出反应,而且在面对更多的环境变化时,生物体的个体适应能力,往往是更重要的。而只有在环境稳定的改变后,或者说改变之后的环境,具有相当的稳定性的情况下,演化调控机制,才会起作用,开始改变生物体的性状来应对新的稳定环境。这个原因其实也很简单,因为基因重组技术,虽然相对于自然选择技术,要高效的多,也复杂的多,但它仍然是以代为时间单位的,相比起生物个体的反应系统,那都是以小时,以分钟,以秒为单位的,两者的效率还是差了很多,所以对外界的反应,当然是生物个体的反应占优势了。

其次,就生殖隔离来说,细究下去会发现这个概念很不清晰,一般概念中的生殖隔离,就是异种的生物无法生育后代,可实际上,异种的生物是可能产生后代的,因为受精卵的结合,并不要求其中的染色体必须是同源之类的,基因重组技术,本质上就容许不同的基因结合在一起,并发育成后代,这种调控机制是很强大的,它可以把一些非常不同的基因混杂在一起,然后发育出与父母都不一致的子代,比如骡子。而且我们也很难说究竟是那种机制决定性的导致了生殖隔离,实际由大量的事实看来,生殖隔离应该是一种发育困难的现象,当两个种的基因差异,发育机制是如此的不同,以至于强大的调控模式也无法协调的时候,使得发育总是失败,就不能产生子代。但即使如此,对生殖隔离的描述仍是不完全的,因为有一些生殖隔离,比如骡子的不育,是由于生殖细胞产生的困难,跟发育的关系也不是那么强。这就是说,传统的生殖隔离概念,其实是一种模糊不清的概念,它是一种宏观性状观察下的现象,根本就没有真正准确的分子机制,用生殖隔离来描述物种,就会陷入一种含糊不清的状态,再深究下去,连物种的准确界定都是问题。比方说,两个亚种之间,由于个体差异太大,而会导致实际的生殖隔离,它们之间无法正常交配产生后代,但是这两个亚种又可以与相邻的亚种交配,然后通过不断的杂交后,这两个亚种的基因库又是可以混合的,那这究竟是不是两个物种呢,若说是,它们的基因是可以混杂的,若说不是,它们又是生殖隔离的。同时,种间杂交又是 很常见的,也就是已经被判定为不同种的物种,互相却是可以杂交的,最终也还可以产生稳定后代,尤其是在植物上,种间杂交更是很普遍常见的现象,那难道我们以后每发现一种成功的种间杂交,就要宣布这两个物种,其实不是两个物种,而只是两个亚种。那生物分类学以后的主要工作,就会是修改种系关系的事了。

为什么会产生这种情况呢,这其实是因为,这里仍然在用旧的思想,虽然这里用了新的理论,但思想仍然是旧的。仍然把进化视作是一种性状的改变的过程,把物种演化看作是性状演化的过程,无论这个基础单位是个体的、种群的、还是基因库的。可实际上的是,演化是发生在分子层面的,宏观层面的性状只是表象,是不能用来作为探讨和分析演化的基础的,要严格探讨和分析演化,必须也只能在分子层面进行。

当然,从性状出发,来探讨演化,有其便利性,长期以来也都是这么做的,原因很简单,这样易于理解。我上面所举得例子,也都是从性状出发,严格来说,这些例子都是不够严谨的。比如那个身高的例子,这个例子,直观的看起来,好像是只要有外部的压力,身高这一性状就能一直长啊长啊的,即使有某些限制性因素,使得身高的高度,不能够突破一个极限,那也应该能通过不停的选种,就得到一个身高更高的新品种。

比如吉娃娃这样一个狗的品种,你是否可以通过,不断的选择更高大的狗互相交配,最后产生出一个新的更高大的品种呢(当然这里假定,可以通过人工隔离的方式,让新种和旧种隔离开),这实际上是不可能的。你确实有可能通过改变饮食和培育方式,使得你手上的吉娃娃变得更高大一些,但你若说你就此产生了一个新的种(或者一般说的亚种),那就是在骗人,谁都知道,这些所谓的新种,买回去后用一般方式养,还是会回到原来的性状。用直白的话来说,就是种还是原来的种,根本就没变。

这里要解释清楚这一现象,就需要进入分子层面去理解演化的实质,或者真实的图像,这个图像其实是比较抽象的,你只能在想象空间里去理解它。真实的图像是怎样的呢?真实的图像就是:在分子层面,有大量的分子在参与各类生化反应,而这各类生化循环反应被各种调控机制所调控,这就是生命的本质,然后依热力学原理,一个封闭系统,最终会演化为平衡态。而实际在生命中,有各种不同层次的动态平衡态,这些平衡态可以对应于不同的类别,有的对应与一个健康的个体,有的对应与一个稳定的种群,有的对应与一个生态系统。所以,所谓一个稳定的种群,就是一个特定的平衡态,这种特定的种群平衡态,才是演化机制探讨分析的基础。

必须指明,这确实是一个抽象的概念,我虽然说它是分子层面的事,但你即使是用再高倍的显微镜也看不到它,它只可能在相空间上进行描述,当然这种描述也肯定是不完全的,剩下的,必须依赖于你的想象力了。不过对于真正的研究者,我想他们并不会对此畏难,因为这实际意味着,你现在可以非常可靠的用各种数学工具来对其进行分析了,在研究方面这是更简单了,因为现在概念清晰而严格了,就可以用数学了。

好了,放掉那些太抽象的部分,只是把其中主要的部分提出来,那就是关于一个种群稳定性的平衡态。对于一个平衡态,你硬要做一个形象的描述,那是可以把它看作一个性状稳定的亚种的,当然,这仍然是不严格的,因为一个平衡态未必等于一个亚种,一个亚种也未必对应于一个平衡态,不过在多数情况下,这还是一种很好的近似,即使是一个亚种对应多个平衡态,你也可以把这多个平衡态组合看作一个新的平衡态。

当然这种平衡态是一个抽象概念,你也可以类比的用热力学上的平衡态来理解,但又不一样,生物学上 的平衡态是更为复杂的一些东西,其中具有调控机制,一个平衡态,往往具有很强的稳定性,用物理上的话来说,就是阀能很高。不过作为一个类比还是不错的。

从这个平衡态的概念出发,就可以容易的理解上面所说的,单纯选种是无法培育出新种的原因。因为一个种,或一个平衡态,不可能单纯的通过内部选择来改变,就如同一团封闭气体,你可以通过施加压力,来改变其中的温度和压强,但一旦放掉外部压力,它又会恢复原状,平衡态和种也都没变,仍然是原来那个。

那怎么才能真正发生跨种的演化呢?打破平衡态,在育种中,一个经常的办法就是杂交,引进大量的异源基因,这就打破了原有的平衡态,于是整个体系,就会寻求一个新的平衡态,这就可以开始真正的育种了。所以杂交才是育种的起点,单靠选择根本是产生不了新种的。这也是给予自然选择的致命一击,因为就如同人工选择一般,单靠自然选择也是同样不能产生新种的,不是说一个物种,来到一个全新的环境,在外界环境压力下,它就会自然而然的成为一个新的种,这是不可能的!它的性状可能会有调整,但它还是原来的种,回到原来的环境,还是会变回去的。单纯的依赖自然选择,根本就不能产生进化,就如同,单纯的依赖人工选择,而不进行杂交的话,也不可能产生新种。

当然,打破平衡的方法,不止杂交,还有比如物理诱变之类的办法,照X光,用化学试剂,而这,又是一种在错误的指导下,进行的正确的事,当然这种事也多得很,多这一件不多。

物理诱变的原理,据说是因为这可以引发更多的突变,然后依据这些突变所引发的新性状,就可以进行育种了。实际上,这当然是错的,突变是有害的,要避免的,生物体对其的反应也是要修补或抛弃,几乎不能想象有什么无序的有益突变,所以利用突变来育种,根本就是天方夜谭。实际物理诱变育种是由于,它和杂交一样,同样能打破原有的平衡态,在平衡态被打破后,就会开始寻求新的平衡态,于是通过仔细的选择,就有可能找到一些有价值的新平衡态。

当然,因为指导理论的缺陷,现在物理诱变的效率是很低的,因为物理诱变确实可以造成DNA错位等突变,而这些突变当然都是有害的,于是大量的资源就被浪费在这些有害又无效的突变上,即使是一个种正向一个有价值的平衡态前进,它也可能被这些突变杀死在半路上。好在生物的调控机制是很高效的,即使产生了很多的突变,它也能修复其中的大部分,能够从中幸存下来,不然的话,现有的这种物理诱变,效率恐怕会更为底下。所以,将来改进的物理诱变,恰恰的应该避免突变,而通过其他手段,比如超限调控,或是导入外源性基因(这也正是转基因技术在做得,这又是一个在错误理论指导下的正确做法)等手法来打破原来的平衡态,这些方法可以提高子代的存活率,从而大大提高方法的效率。

现在我们看到,当用平衡态代替种的概念后,生殖隔离就不那么重要了,虽然在宏观上,生殖隔离看起来像是两个物种分离的标志,但在分子层面,生殖隔离仅仅是维持稳定性的一种手段,它并没有太优越的地位,比起其他的手段,它也看不出有多高的效率,实际上,看起来效率更低,像地理隔绝,人工隔绝,或是仪式效应,看起来更加立竿见影。实际上,生物体长期的依赖于杂交来打破平衡、促进进化,所以,生殖隔离看起来更像是一个不怎么受欢迎的副产品,只是由于发育困难或生殖困难而不得不接受的一个结果。

从分子层面,也同样看不出有什么机制决定性的导致了生殖隔离,比方说染色体的不同,一般的想象,染色体不同了,都不能配对了,不就应该生殖隔离了吗?比方说马和驴,染色体不同,所以虽然能勉强生下骡子,但骡子不能生育。可实际上,染色体不同并不决定性的影响生殖隔离,许多染色体不同的种,都可以产下后代,比如各种的野猪,许多野猪的染色体数量都不一样,但它们就能互相交配,也能产下有生育能力的后代。而异源性的染色体,凑在一起,也是可能发育成新个体的。所以真的难以想象,有什么机制能决定性的导致生殖隔离。

即使是你用慢慢降低的生育能力来理解生殖隔离,那也是会出现问题的,因为就像之前说的,同一个种也是可以自行调控生育水平的,你总不能说老虎种之间距离就比老鼠大吧。所以真的很难简单的用生育这一标准来判断物种的远近,只能说这是传统理论下的一种片面看法。

当然,严格的从分子水平出发来讨论演化,也会导致一些麻烦,一方面它太抽象,不太好理解,不过这倒不是太大的问题,因为它易于用数学工具处理的优点,可以大大的弥补这一点,实际上,这在我看来,倒是个优点。但另一个缺点却有些麻烦,即我们开始不能对我们最关心的性状直接说点什么了,要从分子水平,建立一条直通宏观性状的道路,又是一项艰巨的工作。这依赖于发育生物学的发展,现阶段,我们只能依赖于各种实验比较和分析,其实这又涉及一个问题,即一个受精卵究竟是怎么发育成为一个成熟个体的,这又是令我深深困扰的问题,不知道什么时候能够有解答。

最后再说一下生物进化的加速度吧,其实这个最初的问题,现在已经不是问题了,进化是依赖基因库进行的,而既然基因库在不断积累中,那进化速度当然是指数型增长的,所有的积累型发展都是如此,这是一种数学规律,是很显而易见的,没必要太多做讨论了。

再说一点题外的吧,自进化论诞生以来,相伴的既有社会达尔文主义,社会达尔文主义是达尔文主义的自然推论,它助长了种族主义的思想,也让每个支持进化论的人感到不安。因为任何一个有良知的人,都难以接受这样一种血腥的社会理论,但假如你接受进化论,你就不得不认识到,社会达尔文就是其必然的推论。而更关键的是,社会达尔文并不依赖于我所早就怀疑的突变机制上面,而是建立于自然选择,适者生存,这一进化论的核心机制上面。所以这一问题,也深深困扰过我,长期以来的自我安慰,也只能是,人类文明已经如此发达,支配野蛮世界的法则,可能已经不适用 了。当然在现实中,也常常可以发现一些违反自然选择的案列,让人生出一些侥幸,认为自然选择可能并不那么强烈的支配着一切,但当你真的去审视自然选择原则时,你不得不折服于它的强而有力,深深的低下头,以至于难以去质疑它。

好在现在我终于可以将其放下了,现在已经很明白了,自然选择在生物演化中并不占据主导地位,所以更不必去讨论它是否在支配人类社会了。无论是生物界还是人类社会,都是通过互相交流,相互促进发展起来的,所以一个更多元化,更宽容的社会,明显是符合进化的。

不过现在问题又来了,一夫一妻制到底是不是符合进化的呢?

通宝推:乔治·奥威尔,

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家园 不是所有的题目都适合民间思想家

没法用实验验证的结论在现在的科技体系内是毫无意义的。

家园 大胆推断小心求证,这本来就是科学进步的过程

达尔文一开始也没有动物化石证明么。但是逻辑上可以自洽是个基本要求,楼主的推论对解决困扰了无数人的对进化论的疑问是一个大的贡献。比如说靠随机突变形成进化,这个速率的问题一直就是个疑问,以至于用进废退都有回头的倾向。

从另一个角度看,科学的进展始终就是个俄罗斯盒子问题,在一个层次上说不清楚就打开看下一层,因此分子水平上的调控并不意外,但是带来的数据量与知识体系上论证的工作量自然也是指数级的扩大,简单的说依靠人工(科学家们)做实验,到处挖坑找骨头,更别说整合其他学科的知识,再做以此为基础的依靠想象力的工作,已经不是传统科学体系教育出来的满脑子条条框框的科学工程师们所力所能及的了。

这个时代需要大量的跨学科,大量的crowdsourcing民科,的基础上推动科学的进步。下一个爱因斯坦只能从民科中产生,这不是在开玩笑。

说到这里,不得不再一次把这篇整合IQ的文章转一下,http://www.content-loop.com/the-new-iq-integrative-intelligence/

通宝推:鸿乾,陈王奋起,
家园 知乎上有过一个问答已经提出这个观点

比如

红皇后假说得名于《爱丽丝镜中奇遇记》中红皇后对爱丽丝说的一句话:“你必须尽力不停得跑,才能保持在原地。”这一假说是进化生物学家Leigh Van Valen于1973年提出的,用于解释即便是环境不变,生物间的不断竞争仍然会驱动进化的进行。

环境不变,生物进化吗?

我想这也是平衡态中的一种,包括自然选择也是平衡态的一种。

一夫一妻的选择不也是基因重组把外界环境(大学生,大款,歌星,影星。。。)向基因演化机制反馈的一个机制么。

因此,社会达尔文主义并没有破产,只不过不是人们理解中的那么直观。

而真正打破社会达尔文主义的反而不是进化论,自从人类出现智慧以后,现代人的进化方向,已经不是肉体的演化(evolution)了(我把evolution翻译为演化,人类的进化是进化,两个是完全无关的概念。)由于医学的发展,自然选择的效果已经降到最低,肉体缺陷的淘汰作用越来越小,人类肉体上的演化几乎停滞。而人类的飞速进化体现在智慧库的进化,这与以遗传变异为基础的演化已经没有关系。血缘,基因,环境选择在智慧库进化当中起的作用都微不足道,人类智慧通过记载、传播、教学在代与代之间流传(与血缘关系无关),智慧成果通过逻辑来择优,淘汰(与自然选择无关)。因此evolution的规则在人类进化中都无法适用,不能再用evolution的眼光来看待人类的进化。生物演化和智慧进化各自遵循不同的规则,各自走在不同的道路上,不可相提并论,这是为什么社会达尔文主义是错的。

家园 大胆推断小心求证,这话本没有错

恰恰在于,民科没有资源和能力去证明自己的观点,因此往往在一条错误的道路上走出去很远。不是不建议有自己的思想,而是要按照公认的学术范式来做学问,这样做出来的东西才不会是无根之木,才不会误导别人,耽误自己的时间。

从笔者的文章我没看出来作者对细胞内复杂的调控机制和进化基础有何理解。

家园 方 有一本书叫《寻找生命的逻辑》,你读完再来发表高论

可以说你从一开始就充满了无知和胡说八道。

但这就有速率的问题,实际上,通过各种简单的计算后,可以得到一个很明显的结论,就是进化所需要的时间太长,以至于不可能在宇宙现存的时间内完成生物的进化。当然,在学界对这个问题一般是放置一边,因为进化是现实存在的,而计算的结果又是明显不合事实,近乎荒谬的,所以一个理智的判断就是我们算错了,我们的思考太简单,有许多方面没思考进去,以至于得出那么荒谬、不符合事实的结论。
谁告诉你的?所谓进化的速率问题本身就是根据化石和分子生物学证据相互印证的。

“1968年,日本遗传学家木村资生提出中性学说,认为在分子水平上,生物进化不受自然选择的作用,而是按一定的速率随机地突变,对生物的生存没有好处也没有坏处。木村在当时是根据蛋白质序列提出这个学说的,八十年代以来,DNA序列大量测定所得的结果表明DNA序列的改变更符合中性学说”

一个理智的判断是你压根就在胡说八道。

但即使如此,还有个进化加速的问题,从DNA突变的角度看,由于细菌的DNA最不稳定,最容易发生突变,而真核生物的DNA则要稳定的多,尤其是越高级的生命,其性状的稳定性越高,那就应该很容易得出一个结论,即生命体越原始,进化速率越快,而生命体越高级,进化速率越慢,也就是说,进化应该是减速的,可实际上,大量的化石证据证明,进化是一个加速过程,而且是一个指数加速过程,倒是很类似于技术发展加速的形式。

大量的化石证据?哪里的化石证据,中性学说自68年提出,如果有大量的化石证据证明进化变快那是对这个学说的致命一击。而显然你对这个进化论机制的学说一无所知。而这是任何一个以科学名义谈进化论的基本知识。

你以以上两个问题为起点写了一篇长文,而事实上你对这些一无所知。整个文章就是建立在这种无知妄念的基础上,自以为打倒了进化论,其实是无知到可怕。

家园 他的理论是建立在无知的基础上的

演化速率和分子钟的问题是生物学中常见的一个问题,使用分子钟不仅化石吻合的很好,而且在是判断亲缘关系的一个关键性的证据。在数学上也证明了演化可以发生的很快,哪里有超过宇宙尺度的说法。而加速进化更是胡说八道。

如果进化尺度超过地球尺度就足以推倒了,还扯什么宇宙尺度。妄人一个。

家园 跨界探索也要建立在坚实的基础上

我也是业余研究生命科学的,我的原则:不管我的结论有多大胆,所有重要的判断都要有数据支撑,所有的物理数学模型要逻辑自洽,要能预测主要现象,这样的新理论才有吸引力和说服力。

家园 你连基本的事实都不顾了吗?

单细胞演化了多少年,简单的多细胞又是多少年,陆生的爬行动物类又是多少年,到哺乳动物鸟类又是多少年。随便去翻一本生物进化史的书,都会看到前面长长的几十亿年,然后是几亿年,几千万年,这都不叫加速,那什么叫加速,连这种明显的事实都能无视的人,我也真是醉了。

中性学说是在分子水平的,话说这东西提出来的时候,因为说自然选择在分子水平上不起作用(所谓的中性学说,就是说没有好坏之分,所以自然选择无法对其作用),也被你这样的进化论者攻击过很久,后来因为事实太多,只能承认。至于分子钟,这东西根本就不能用来证明进化论的好吧,无论是他匀速漂变的数学规律还是不受自然选择影响的特点,都跟进化论搭不上什么关系吧。硬要跟进化扯上关系,最多也不过是循环论证罢了。而且对分子钟的研究主要集中在几个普遍的分子上(比如血红蛋白),并不能用来建立一个系统演化的模型,这东西主要是用来测定分离时间的,因为它不受外界影响,基本以匀速运作,所以测出两个亲缘性,就可以大致的推测出其分离时间,所以叫做分子钟,他现在也就是干这些。

还有,知道我说的所谓简单计算是什么意思吗,就是从原理出发,先给出一个大致的突变概率,然后根据现在人类基因库的大小,用排列组合,看看通过随机突变,大概要多久才能进化出人来,这就叫简单计算。当然没人这么干,因为谁都知道这么干很蠢,你要是有兴趣可以去试试,看看要在宇宙时间内进化出人,这个随机突变概率要多大。

实际现在各种算法都是经过现实进行修正的,比如这个分子钟就主要是测出来的,而不是基于什么基本原理算出来的。

我看你大概也就是看了前面两段就开喷吧。哎,这只是个引子,而并不是核心,文章的核心是在攻击随机突变和自然选择,认为这两者在进化中并不占主导地位。

劝一句吧,开喷之前最好把文章看完,知道到底说的是什么,还有,我知道的比你想象的要多。

家园 进化加速还有别的原因

你说的由于真核生物修复DNA的能力增强,导致突变概率下降是事实,但是这个变慢指的是单个碱基出现突变的概率。

由于细菌的基因组和人相比,小得可怜,即使人的DNA修复抑制突变的能力加强,实际上将完整的基因组相互比较的话,人基因组出现的突变多过细菌基因组出现的突变个数是完全符合逻辑的。再加上基因组复杂度的增加,导致不同突变的组合,不同的组合也会导致不同的性状改变,所以进化变快和突变概率下降并不矛盾。

家园 单细胞才多少DNA,高等生物可多得多

突变的速率,如果不加诱变剂,比如芥子气之类的,速度是恒定的,多少个碱基对复制的时候出一个变异,这个是你楼上的引文说的。但是高等生物碱基对的数量比细菌多太多了,细菌摊不上,轮到高等的,没个都能摊上或多或少的不同,那么,问题来了。为什么说突变下降了,进化速度反而快了呢?

变异的影响不同,细菌带一个变异可能就活不了了,而高等的带几个变异还能活着并传宗接代。

家园 这个好像主要跟地球环境演化有关

你说的

单细胞演化了多少年,简单的多细胞又是多少年,陆生的爬行动物类又是多少年,到哺乳动物鸟类又是多少年。
这个好像主要跟地球环境演化有关,之所以“单细胞演化了多少年,简单的多细胞又是多少年”,应该是因为原始的“单细胞”生命出现后需要非常长的时间,原始的“单细胞”的生命活动才足以对地球的自然环境进行改造,只有当地球环境因为原始的“单细胞”的生命活动而演化到一定程度,高级生命才具备在这个地球上出现的条件。所以,这不能算是高级生命进化加速的证据吧?

现在好像不说进化,都说演化,因为高级生命的生存能力不一定就高级,比如说我们就没有蚂蚁生存能力强,人类灭绝的概率远高于蚂蚁。

家园 有些无语,怎么都盯着开头两段和最后一段在说

说了最前面两段是引子,实际在进化论下,有许多类似的疑问,比如过渡化石的稀缺等。

但这些问题对现代进化论都不是致命的,也就是都可以在现代进化论下得到一些解释,至少双方是并不绝对矛盾的,我也并没有依据这些来攻击现代进化论。

我在文中攻击随机突变和自然选择,是直接给出了两个新机制:既分子水平的调控和基因重组技术(实际上这两个一直也就有,只不过没用来作为基本演化机制罢了),我认为这两个东西是比随机突变和自然选择更高效的东西,所以我推出在实际演化中,这两个是更占主导性地位的机制,而随机突变和自然选择并不重要,在绝大多数情况下,只居于极次要位置的。

假如你要为随机突变和自然选择辩护,那就应该或者说基因调控和基因重组不存在,或者说随机突变和自然选择其实更高效。假如你根本不想为随机突变和自然选择辩护,或者说像上面那人那样,扯出一个跟随机突变和自然选择都没关系的中性学说,那真的没什么可辨的,我们是在鸡同鸭讲,各说各的罢了。

哎,人真的只能对自己看得懂的东西发表评论吗?

家园 第一因为开头关于突变速度变慢就是错误的描述,第二太长了

基因重组其实也是随机过程,比如B血型的产生是突变,AB血型的产生就是等位基因的组合,也算是基因重组吧

当然了,染色体整段整段的丢失,多拷贝或者是移位是所谓基因重组的其他表现形式。目前看来应该都是随机的,至少不是存在主观设计。

进化论里面提到的,过度繁殖导致的产生突变,其实包括了各种突变形式导致的性状改变,不能单单理解成随机点突变。凡是新产生的性状都是突变的结果,可能是点突变,可能是多个点突变,不同点突变的各种组合,染色体丢失,多拷贝,位移。

个人理解,不喜勿怪

家园 原来可以这么捏造事实,真是大开眼界

单细胞演化了多少年,简单的多细胞又是多少年,陆生的爬行动物类又是多少年,到哺乳动物鸟类又是多少年。随便去翻一本生物进化史的书,都会看到前面长长的几十亿年,然后是几亿年,几千万年,这都不叫加速,那什么叫加速,连这种明显的事实都能无视的人,我也真是醉了。
你的确是够醉的,一个简单的事实是你压根搞不清进化论。

你大概只是知道爬行动物,哺乳类,鸟类这些脊椎动物门的物种,拿这些来说这恰恰证明了你的无知。几乎所有的动物门都在寒武纪的很短时间内迅速出现,而之后的五亿年间几乎没有新的动物门出现,按照你的说法岂不是进化停滞了?99%以上的出现过的生物都灭绝了,你只拿几个常见物种来说事,足见你的无知。

哺乳动物和恐龙共存了一亿年以上,鸟类干脆被认为是爬行动物的直系后代,岂不是进化又停滞了?

你对种属关系和进化里程没有起码的了解,怎么好意思大放厥词?

至于分子钟,这东西根本就不能用来证明进化论的好吧,无论是他匀速漂变的数学规律还是不受自然选择影响的特点,都跟进化论搭不上什么关系吧。硬要跟进化扯上关系,最多也不过是循环论证罢了。
你说不能用就不能用了?现代进化论中解释进化现象机制的基础性的东西你说不能用就不能用了?可见你的无知。

而且对分子钟的研究主要集中在几个普遍的分子上(比如血红蛋白),并不能用来建立一个系统演化的模型
我都明确告诉过你“DNA序列大量测定所得的结果表明DNA序列的改变更符合中性学说”,你还扯什么血红蛋白。至于系统演化的模型,大量这方面的工作你是视而不见的。自80年代鸟类的建立后,整个生物这方面的工作是太多了。整个演化生物学的进展眼花缭乱,从鸟类,哺乳动物的系统演化过程到人类迁徙乃至常见作物的起源与迁徙,这些工作铺天盖地,你无知而已。

知道我说的所谓简单计算是什么意思吗,就是从原理出发,先给出一个大致的突变概率,然后根据现在人类基因库的大小,用排列组合,看看通过随机突变,大概要多久才能进化出人来,这就叫简单计算。当然没人这么干,因为谁都知道这么干很蠢,你要是有兴趣可以去试试,看看要在宇宙时间内进化出人,这个随机突变概率要多大。

原理?什么原理,具体的说是什么?为什么根据现在人基因库的大小,人又不是从这同样大小的基因库当中排列组合产生的。你能根据你这段话列出一个计算公式么?而能说出为什么要这么计算么?

这段话无非是要重复所谓的从单细胞到人类所需的时间整个宇宙时间都不够的科妄的陈词滥调。你相信计算这个很蠢是因为你很蠢而已。进化论当中人从来都不是被描述成一堆无序的DNA突然排列组合形成了人类,而是一步一步的进化而来。

你以为科学家会无视这么大漏洞?事实上是由于突变速率,物种多样性的产生往往很快。仅仅几千年的驯养历史,狗的多样性就令人瞠目结舌了。而且事实相应的计算是存在的。90年代,美国科学家使用最为保守的计算从眼点进化出鱼眼,只需要35万代。以一代为一年(大部分低等动物的情况),只需要35万年而已。而眼睛至少独立进化了40次。眼睛是人体非常复杂的结构,我们就算从最初的生命到最终人过程中结构的演变比眼睛复杂一万倍,也只是35亿年而已。地质时代都没超过,况且很多结构的演变是同时进行的。

大厦不能毫无根基,你对进化论的理解就没正确过,那后面的的确就没有什么值得看的地方了。只能完全是自以为是的胡说八道。

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