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1.1 进化速度

1.1 进化速度

作者: 信息试错机 | 来源:发表于2017-11-21 23:57 被阅读0次

    生物的进化速度对其生存起到至关重要的作用。

    水会蒸发,铁会生锈,石头会风化,山会被风雨夷为平地,湖泊会干枯,大陆会沉没。只有生命才永远是鲜活的。生命虽然总会死亡,但是生命会自我复制,会进化。野火烧不尽,春风吹又生。

    只有那些自我复制能力最强的生物才能被保存下来。两种数量相同、互为竞争关系的生物,其中第一种的后代生存率比第二种高1%。那么在100代后,第一种的数量就将占到总数的73%;200代后,第一种的数量就会占到总数的88%;500代后,第一种的数量将占到总数的99.3%;而1000代之后,第一种的数量将占总数的99.9952%。每一点小小的差异在经过时间的洗礼之后都会被无限放大。今天我们看到的一切生物与文明,都是经历过这些洗礼的胜利者。

    一切看起来似乎不能凭借自己的能力来生存并自我复制的,要么有它生存的办法,要么只不过是历史中转瞬即逝的过客。

    达尔文说过:“在生存竞争中活下来的并不是那些最强壮的生物,而是那些最能适应环境的生物。”生态学中有一个“红皇后假说”:每一种生物都必须用最快的速度来进化,才能保证自己不被淘汰。所有生物之间都在相互适应,相互竞争。如果一种生物停止进化,那么其他生物总是能在进化中找到这种生物的弱点并把它击败。

    如果一种生物具有更快的进化速度,长远来看,它就会在竞争中获得极大的优势。而如果一种生物的进化速度不够快,那么它早晚要被淘汰,不管它现在看起来有多么强大。

    高等动物,比如哺乳动物,拥有非常强大的免疫系统。它们有紧密的皮肤可以阻止病原体的入侵,它们有溶菌酶、胃酸、巨噬细胞等非特异免疫的工具可以杀死各种病原体,它们还有抗体系统可以识别异己的成分并把它们杀死。而病原体往往是原始的,简单的,弱小的。为什么高等动物有如此强大的免疫系统,还总是要受到病原体的骚扰?

    原因很简单,因为病原体基因进化的速度要快于高等动物。

    任何防御体系都有自己的漏洞。比如,细菌的荚膜一定程度上可以抵御动物巨噬细胞的吞食作用;细菌通过突变来改变表面抗原就可以使动物的抗体对它无效。动物的免疫系统有漏洞不要紧,反正动物都是会进化的,它们只要通过进化来补上这个漏洞就好了。但是病原体也是会进化的。一只兔子繁殖一代一般需要四个月的时间,而细菌繁殖一代只需要十几分钟。高毒性的黏液瘤病毒在兔子体内繁殖四天就可以杀死它,这时它本身已经产生了不知多少亿个后代,也许已经进行了很多步进化,而在这段时间内兔子却完全无法进化。兔子产生一个有利突变所需要的时间,足够细菌产生几百、几千个有利突变。兔子通过进化来补上自己免疫系统漏洞的时间,足够细菌发现更多新的漏洞。而只要细菌可以突破兔子免疫上的漏洞,它们就可以相对安全地在兔子体内生存。

    如果气候变化了,兔子可以通过进化来适应气候变化;如果食物短缺了,兔子可以通过进化来适应食物短缺。这是因为兔子的进化速度一般来说高于这些变化的发生速度,所以兔子可以从容地调整自己的策略。虽然一部分兔子会饿死,冻死,但是它们最终还是会适应新环境,成为生存竞争中的胜利者。但是病原体来了,兔子却不可能通过进化来完全摆脱病原体,因为病原体的基因进化比兔子还要快。等到兔子发展出足够抵抗病原体的免疫机制,病原体又进化出其它突破免疫系统的机制了。

    病原体的高进化速度使它非常可怕,但是人类并不怕它们,因为人类的“进化”速度其实比病原体快很多。我们有智慧和文化,我们可以发明各种各样的方法来对付病原体,比如抗生素,疫苗,消毒剂和免疫增强剂。青霉素在发明之后的几十年中对很多病菌所向披靡。即使病菌对一种药产生了抗性,只要药的分子结构稍微改变一下,病菌的抗性往往就会失效。现在青霉素与它的各种改进版本都还非常有效。也许有一天,有的细菌会进化得完全不怕青霉素。但是到了那一天,我们还会研发出新的药物和疗法。人研发新药的速度只要快于病菌进化的速度,病菌就只能持续地被人类压制。

    由于进化速度比不上人类,病原体在打一场必输的战争。人类的科技越来越发达,科学研发的速度也越来越快,而病原体只能以古老的方式继续前进。多少亿的病原体被人类制造的药品杀死了。也许人类现在还无法杀绝它们,也许它们在与药物抗争的过程中产生了抗药性,但是我们开发新药物和新疗法的速度越来越快。不管病原体如何进化,我们都可以轻松应对。

    不管是动物,人,还是公司,国家,它们都要与各种对手进行对抗。在长远上来看,决定对抗胜负的最重要因素就是它进化与发展的速度。进化速度快的动物可以产生更强大的免疫系统,更复杂的神经系统与更发达的运动系统等等;更善于学习的人可以获得更深刻的认识,学到更多的技能,在博弈时可以使用更好的策略;对市场反应更灵敏的公司可以制造出领先于市场的产品,可以在面对其他公司冲击的时候找到更好的应对措施;有活力的国家可以不断地修正自己的政策与方针,阻止国内矛盾的积累,用更先进的策略与其他国家争夺资源。

    整个世界都在进化,每种生物都不能一成不变。比世界更快,就将生存;比世界更慢,就会灭亡。

    引文:

    【1】 Genetic Variability of Myxoma Virus Genomes. Braun et al. 2017

    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27903800

    这篇文章描述了兔子的病毒是如何通过进化与兔子做斗争的。

    【2】 Grand Views of Evolution. Harold et al. 2017

    http://www.cell.com/trends/ecology-evolution/fulltext/S0169-5347(17)30025-3?_returnURL=http%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0169534717300253%3Fshowall%3Dtrue

    进化不总是向前走,有时候也会遛弯。在有的情况下,生物的基因会不断地改变,但是生物的复杂性并不增加,进化只体现在小幅度的调整。在另一些情况下,生物进化真正实现了创新,生物的复杂性有了真正的提升。

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