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变化就是本质
自然选择之巨手在个体身上点选。每一个体都体现着一个基因型,是生存问题的一个解决方案。但是无论环境如何改变,个体要做的始终是适应。原先成功的生存策略可能会成为累赘。于一切变化中还有什么本质可言?变化就是本质。
越是高等生物,其基因越是为变化预留了可选项。
前面提到过,在更复杂的真核生物的基因中有内含子与外显子两部分,两者交互间隔。内含子在DNA转录为RNA时会被裁剪掉,只有剩下的外显子才转录到RNA上,并进一步被翻译为蛋白质。
内含子包含控制转录过程的基因,以及世代残存的基因,或者从病毒与其他物种处偶尔获得的DNA片段,甚至是 转座子 之类的无序复制的残留物。后面这几类目前无明显用途,但是它们是B计划,是可选项,是创意工作室里面的半成品。它们虽然目前用不上,但是能够提供了潜在的可选项,它们撑开了物种演变的概率空间。
选择性剪接 利用翻译蛋白质的过程更进一步扩大基因表达的概率空间。一条未经剪接的RNA,含有的多种外显子被剪成的不同组合,可组装出不同的蛋白质。这样就能将同一基因中的外显子以不同的组合方式来表现,使一个基因在不同时间、不同环境中能够制造出不同的蛋白质,极大增加生物在复杂环境中的适应性,比如免疫系统就是这样制造针对新病毒的特定抗体的。
人体所有体细胞中基因都是一样的,但是为何身体组织会如此不同,有诸如大脑皮质、表皮组织、肾脏、肝脏、肌肉等等不同的分工?答案是,基因中的片段可以有激活和未激活两种状态。简单来说,基因中也有一组开关,它能够根据当时细胞所处的环境 — 比如某种酶的浓度水平 — 来决定打开一些开关,关闭另一些开关。这样就可以激活不同的片段,合成不同的蛋白质,从而形成不同的身体组织。
法国科学家 弗朗索瓦·雅各布 和雅克·莫诺因为发现上述机制而获得了1965年诺贝尔奖。
那些能够为变化预留了空间的种群才能够在演化路上走得更远。
那么,这对于种群中的个体,意味着什么呢?
在景观巨变颠沛流离之际,孜孜以求存续,这是个体的使命,是个体对演化的贡献。因为,自然选择之巨手在个体身上点选。
每一个体都体现着一个基因型,是生存问题的一个解决方案,它们在大自然铺开的舞台上尽情表演。个体应该尽其所能,奋勇争先,万类霜天竞自由,这就是游戏规则。所以,个体所展现的对存续之执着,往往能触动我们的内心,我们称之为生命力。
种群的适应行为也会改变环境。如果一个物种过于兴盛,它的天敌由于食物无虞,也会随之兴盛。如果该物种数量过于庞大,它的食物就会过度消耗,引发生态问题,它就不得不改变食物来源。
但是无论环境如何改变,个体要做的始终是适应。
我们常常可以看到一些当下生存状况困顿的物种,比如濒临灭绝的大熊猫,让人着急。但是我们可以非常确信,这个物种并非 “一直” 待在适应度景观的谷底的,它的祖先肯定也曾经阔过,否则这个物种就不会存续到今天。可以说,所有现存的物种,都是过去成功者的后代。
在适应度景观中,只要物种一度在某处停留过,那里就肯定曾是山峰。当下困顿的物种所处的山谷一定是新出现的,是环境的变化,是演化摆在它们面前的一道新考题,是它们演出的新的一幕。
同样,演化历史上的主角并非一直是主角。到达顶峰之后,也许旁边的群山崛起,也许自己的山峰下沉。沧海桑田,曾经的王者常常倒在下一次大灭绝中,成为历史的旁注。奇虾、菊石、恐龙,莫不如此。
适应度景观中中每个坐标点的海拔高度是由该点所代表的基因型的环境适应度来决定的,从基因型到适应度的映射关系可以用一个函数来计算,我们称之为效能函数。因此,目前的适应度景观只是效能函数的一组输入参数的计算结果。在物种到达这个山峰之后,只能说它们适应了这一组参数。从此,过往的适应已经不重要了,要紧的是新挑战。
气候变化、火山喷发、小行星撞击、外来物种等等生态变化,都可以改变适应度的地形。这些引入的新变量,相当于在效能函数中添加了新的输入参数,会带来显著不同的输出结果。重新计算后,原先的山峰可能被削平,移形换景,新峰耸立,一山更有一山高,新的跋涉开始了。
每一次适应度景观的地形改变,都是一次 范式转移。此时,原先成功的生存策略可能会立即失效,甚至成为累赘。
成功的种群通常也会影响它所处的环境,一旦物种攀上顶峰,整个地形立刻就会翻转成新的地形,就像演出进入了下一幕,布景更换,而种群又要开始的新表演。
马上得天下,焉能马上治天下?
适应度景观其实并非静止的地图,而是在漫长时间中起伏的大海,波峰波谷缓缓移动,我们画出来的只是它在某个时刻的一张快照。在这样流动的地形中,种群像是那些冲浪者一样,永无休止地追逐着波峰。
大家已经知道,个体的一切变化不过是基因文本的随机排列与增减。所以,没有一份基因的文本可以算作范本或是样板。个体所有的特质都是随时间而流动,按照概率分布而产生的。
我们可以识别种群A和种群B的差异,甚至标识出基因突变点,但并不存在一种方法,可以让我们事先知道某个特质或者物种一定会出现。对物种所有的分类都是事后进行的。演化中没有写好的剧本,每一天都是新的,每一幕都是即兴表演。新物种在它形成时,你无从知晓它是否正在发生。只有很久之后,你才能确定它发生过。
于一切变化中还有什么本质可言?变化就是本质。
因此,那些无知无畏、勇敢前行的探索者才难能可贵。
看一看那些四千年来航行在太平洋中的 南岛民族 吧,他们驾驶着独木舟驶向茫茫未知的大洋,没有地图,仅凭星星与洋流,乘风破浪出生入死,将族人们带到了无数间隔千万里的岛屿上。
那些在适应度景观中远行的个体,它们的旅途是星辰大海。