6.4 变化的起源

多样性从何而来?1983年,微生物学家朱利安·亚当斯[1]在培养一族大肠杆菌菌群的时候发现了一个线索。他将培养基提纯,得到具有完全一致的不变性的同一菌类。他将这族菌群放入一个特制的恒温器,给菌株提供一个均匀一致的生长环境——每个大肠杆菌都享有相同的温度和营养液。然后他令这些一模一样的菌虫复制并发酵。经过四百代的裂变之后,大肠杆菌孕育出与其本身基因稍有变异的新菌株。在恒常不变没有特色的环境中,生命自发地走向了多样化。

亚当斯很惊讶,他仔细研究那些变体(它们不是新物种)的基因,想查明发生了什么。某个初始的细菌经历了一次变异,使其分泌有机化学物质乙酸酯。另一个细菌经历的变异使它能够利用第一个细菌分泌出来的乙酸酯。乙酸酯制造菌和乙酸酯采食菌的共栖协同依赖性突然从均质性中显露头角,这一群体分化成了一个生态体系。

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虽然均质性也能产生多样性,但是不一致产生的效果会更好。假使地球像闪亮的轴承滚珠一样平滑——像完美的球状恒化器般均衡地分布着同样的气候和土壤——那么地球所拥有的多姿多彩的生态群落就要大大减少。在一个持久不变的环境里,所有的变异和多样性必须由内力驱动产生。其他共同进化的生命将是作用于生命的唯一限制。

假如进化可以自行其道,不受地理或地质变化力的干扰——换言之,脱离躯体的拖累——那么这似乎有意识的进化就会将进化产物作为进一步进化的输入,产生深度递归的关系。一个没有山脉,没有风暴,也没有出乎意料的干旱的星球上,进化会将生命卷进越缠越紧的共同进化之网,形成充满沉湎于不断加速的协同依赖性的寄生物、寄生物之寄生物(即重寄生物)、仿制品以及共生体的平淡世界。但由于每一物种与其它物种的耦合如此之紧密,想要分辨从何处起算是一个物种的身份发端和另一个物种的身份消亡就很困难。最后,滚珠般均匀的星球上的进化会将所有的事物一股脑地塑造成一个在全球范围内超级分布式的、单一、巨大的超个体(超有机体)。

出生环境恶劣的极地生物,必须随时应对大自然强加给它们的难以捉摸的变化。夜晚的严寒,白昼的酷热,春天融冰过后的暴风雪,都造就了恶劣的栖息环境。而位于热带或深海的栖息地相对「平稳」,因为它们的温度、雨量、光照、养分都持久不变。因此,热带或洋底的平和环境允许那里的物种摒弃以改变生理机能的方式适应环境的需要,并给它们留下以单纯的生态方式适应环境的空间。在这些稳定的栖息地里,我们大有希望观察到许多怪异的共栖和寄生关系的实例——寄生吞噬寄生,雄性在雌性体内生活,生物模仿、伪装成其他生物——事实也正是如此。

没有恶劣环境,生命就只能自己把玩自己,但仍然能够产生变异和新特性,无论在自然界还是人工仿真界,通过将生物投入恶劣而变化多端的环境都能产生更多的多样性。

这一课对于那些设法在电脑世界里创造仿真行为的众神仿效者们并非毫无教益。自我复制、自我变异的电脑病毒一旦被释放进处理资源均匀分布的电脑存储器,便快速进化成一大群递归复制的变种,有寄生,有重寄生,还有重重寄生。有个名叫戴维·艾克利[2]的电脑生命研究员告诉我:「我最终发现,想要得到和生命真正类似的行为,不是设法创造出真正复杂的生物,而是给简单的生物提供一个极其丰饶的变异环境。」

朱利安·亚当斯(Julian Adams):理学博士,曾在普洛斯克里普公司、勃林格殷格翰公司担当过多种职务。在勃林格殷格翰公司工作时成功发现了对抗艾滋病的药物Viramune?。

戴维·艾克利(David Ackley):卡内基梅隆大学物理学博士。在新墨西哥大学任职之前,他是贝尔通信研究所认知科学研究组的研究员。他的研究兴趣集中在人工生命模型和人工生命实体;目前研究重点包括遗传算法及程序设计,分布式计算和社会性计算,以及计算机安全。