《生命视角》1：演化思维的四个工具
进化生物学家戴维·威尔逊（David Wilson）的《生命视角：完成达尔文的革命》（This View of Life: Completing the Darwinian Revolution）。
进化 —— 或者更严格地说应该叫“演化” —— 可以说是物理学之外最重要的科学思想。作为生命，演化就是我们的天道。时至今日，演化的思想早就不仅仅是关于物种传宗接代的了，已经从基因的演化扩大到了行为方式的演化、社会合作模式的演化、文化模因（Meme）的演化，乃至于技术进步的演化，达尔文进化论可以用来解释很多事情。
进化论是一个门槛极低、但是也非常容易让人犯错误的学说。很多科普作家，包括一些科学家都经常误读、误用进化论，而且有很多进化论课题在学术界仍然在争论。戴维·威尔逊，是公认大师级的人物，可以跟他学一点最正宗的演化思维。
这本书说的不是进化论本身，而是如何把演化思维应用于社会经济领域。面对一个社会经济现象，演化思维能帮你分析它是怎么来的，它会向何处演变，你可以用什么样的政策去影响它。
演化思维，跟寻常的物理学思维，有什么本质区别呢？
1.设计的和天然的
下面图中是一个典型的雪花 ——
雪花为什么是这样的？雪花之所以具有正六边形旋转对称性，是水分子的晶体结构决定的；你还知道雪花的形成是在空气中先有一个小小的微尘颗粒，然后无数个水分子附在上面生长出来的……而你关于雪花的所有说法，本质上都是物理知识。是物理定律要求雪花长成这样，没有别的原因。
那么再看下面图中这个东西 ——
是一个带把手的、比较粗疏的金属网，差不多像人的手掌那么大，网格是一个凸出的半球形。请问这是一个什么东西？它为什么是这样的？
威尔逊每次讲课说到这个东西，人们一开始都猜不出来。 有的说是打球用的，有的说是采集什么东西用的，有的说为了保护身体的某个部位用的……
其实这是一个牛油果切丁器。
不管你是怎么猜的，你一定注意到了一点：这个东西跟雪花有本质的区别。雪花是自然形成的，而牛油果切丁器是为了一个什么目的设计出来的。只用物理定律，解释不了这个东西。
在达尔文发表进化论之前，什么东西是纯天然的，什么东西是设计的，这个问题曾经困扰了人们很久。牛顿那么伟大，他都认为宇宙万物是上帝设计出来的，物理定律只不过是让设计更方便而已。
但是现在演化思维解决了这个问题。
威尔逊说，在演化中提高适应度，是终极的、也是唯一的设计来源。
牛油果切丁器之所以是这个样子，不仅仅是因为物理定律的限制。它是这个样子是因为这个样子提供了一个*功能*，而这个功能给人这种生命形式提供了一个方便。
从这个意义上来说，牛油果切丁器和鸟的翅膀、老虎的牙、鹿的奔跑速度一样，他们都有功能。它们的功能有利于生物适应环境。它们提升了生物的“适应度”。所谓“适应”，简单地说就是有利于生存和繁殖。
严格地说人造物品和动物身上长出来的东西还是有区别的，前者是智能设计的产物，后者纯粹是演化的产物，但是在这里我们暂时不作这个区分。面对雪花，它们都可以说是“有功能”的。
这些东西之所以是这个样子的，因为这个样子有利于拥有它们的生物存活繁衍到今天。不是这个样子的那些东西，很可能就存活不了。这就是自然选择思维。
2.四个演化问题
诺贝尔奖得主、荷兰的动物学家，尼古拉斯·廷贝亨（Nikolaas "Niko" Tinbergen）提出，想要全面理解一个演化出来的特性，需要回答四个问题。这四个问题，就构成了演化思维的四个工具。
第一个问题是“功能”：这个东西有什么用？
比如说，人的手有什么用？手可以抓东西，而抓东西有利于人的生存。用演化思维分析，一个东西的用处必定是帮助生物适应环境。
第二个问题是“历史”：这个东西是怎么一代一代从远古演化到今天这个样子的？
比如人的手，是从远古时代鱼身上的鱼鳍演化过来的。
第三个问题是“机制”。这个东西的物理机制是什么？
人的手有肌肉、骨头、肌腱，还有神经系统等等，它们共同起作用才能实现抓东西的功能。生物化学、分子生物学、神经生物学等等这些学科，都是研究机制的学问。
第四个问题是“成长”。这个东西是怎么生长出来的？
人的手，是从妊娠第五周开始就开始生长了……
把这四个问题解释清楚，你就算理解了这个东西是怎么回事。后面我们会反复提及这四个问题。
对演化思维来说，物理机制并不重要，最看重的功能问题和历史问题。
同样一个功能，可以用不同的物理机制实现。沙漠里的动物的颜色都跟沙子颜色差不多，有点像土黄色。而不同的动物，像甲壳虫和蜥蜴，它们身上形成土黄色的机制完全是不一样的。但是只要你有演化思维，哪怕你完全不懂形成土黄色的物理机制，你仍然可以预言，沙漠里的动物将是土黄色的。这就是演化思维的力量！
不过演化思维也不能滥用。人们常犯的一个错误是认为生物体身上的所有东西都带有某种演化的功能。比如你可能经常听到这样的问题：人为什么要长头发？人为什么有十根手指头？为什么血是红色的？
其实并不是所有特性都有“功能”和“历史”问题。血液是红色，这也许并不是什么功能。有人说红色比较显眼，有利于受伤出血了让同伴来救助 —— 可是威尔逊说，很多自私自利完全没有互相帮助习惯的动物，它们的血液也是红色的，这你怎么算呢？也许血液的红色这个特性跟雪花一样，纯粹是物理机制决定的。
3.一个演化故事
生物学家理查德·伦斯基（Richard Lenski），完成了一项壮举。 他从1988年开始，连续十几年研究大肠杆菌的演化。
为啥研究大肠杆菌呢？这个东西最大的好处就是它繁殖特别快，最快每20分钟就能繁衍一代。你研究十几年大肠杆菌，就等于把人类的演化史都过了一遍。更好的是你可以把一个大肠杆菌冷冻起来，不管冻多少年之后再解冻，它还是活的！这样你就可以保留一个大肠杆菌的祖先的活体标本，让它跟它的子孙后代去进行比较。
大肠杆菌，能让我们亲眼看见演化是怎么进行的。
伦斯基先把同一种大肠杆菌分装在12个瓶子里分别培养。每个瓶子里装着同样的10毫升营养液，环境完全相同，但12个瓶子的演化是各自独立的。
每瓶营养液够其中的大肠杆菌在一天之内繁殖7代。每天早上，研究者从每个旧瓶子里提取0.1毫升的含有大肠杆菌的营养液，把它放入含有9.9毫升纯营养液的新瓶子里，就这样让大肠杆菌不断演化。每过500代，研究者会把样本冷冻一次。就这样经过若干年，我们就获得了大肠杆菌的演化路线图。
伦斯基这个实验的发现，可以说是发人深省。
第一点，大肠杆菌始终在进化。它们的身体都变大了，生长速度都提高了。经过了十几年之后，新一代大肠杆菌的生长速度比最初的祖先要快60%。
所以哪怕环境不变，自然选择也会通过让个体争夺资源和生育权来让一代比一代强。而且演化从未停止，即便到后期演化的速度比实验一开始的时候慢一些，大肠杆菌的体型仍然在变大，生长速度仍然在提高。
第二点，虽然12瓶营养液是完全一样的，但是因为样品从来没有混合过，这12瓶大肠杆菌在演化的路上分道扬镳，可以说变成了12个不同的“种族”。
如果强行用人类打个比方，那就相当于世界各地的人只要是分开居住的，哪怕环境一样，也会发展出不同的语言和文化，甚至是不同的生理特征。这一切只不过是因为完全随机的基因突变。
第三点，研究人员一开始都是用葡萄糖来喂养大肠杆菌，2000代之后分出一组来，改成用麦芽糖培养。这就相当于大肠杆菌面对了一次突发性的环境改变！
12个种族的大肠杆菌因为基因已经不一样了，它们最初适应麦芽糖的能力也不一样。但是又过了1000代之后，所有种族就都适应麦芽糖了。
这就好比说工业革命刚刚爆发的时候，的确是某些文明的适应力更强。但是经过一段时间，其他的文明最终也会适应。
第四点，实验进行了15年之后，有一个种族的大肠杆菌，突然之间获得了能够消化柠檬酸的能力。
营养液里一直都含有柠檬酸，但大肠杆菌这个东西本来是绝对不能消化柠檬酸的。实验人员一直往上追溯，发现这个能力来自那个种族祖上多少代的一次基因突变。那个突变，又在后来的演化中跟其他基因相配合，又过了很多代才导致了这个能力。
可是其他的种族，因为历史上从来没有过那个突变，就始终没有获得消化柠檬酸的能力。
这个故事可以类比太多现象了。这里面有逐渐的进步，有发展的大趋势，有群体的奋斗，还有不可捉摸的运气因素。
难道那个能消化柠檬酸的大肠杆菌种族做对了什么吗？难道别的种族做错了什么吗？其实并没有。纯粹是运气。只有演化思维能帮我们理解这样的现象。
《生命视角》2：步步惊心的成长
要用三个惊心动魄的故事来讲一个道理。
道理是，生命成长中的每一步，都必须有相应的环境配合。
廷贝亨的四个问题中的第四个，成长问题。生命的成长，不是搭积木也不是盖房子。“长”，和“搭建”，是完全不同的过程。长，是一个一边接受外部刺激，一边互动，一边学习，一边变成熟的过程。长，要求环境按照顺序提供正确的信息输入。
威尔逊专门发明了一个词，叫“严格的灵活性（rigid flexibility）”。他打了个比方，这就如同你用一个专门的软件报税。不管你家的收入是什么情况，只要按照步骤输入相应的信息，软件就能自动给你生成税表。
这个过程看上去很灵活，但实际上非常严格。软件本身不能有错误，你的输入信息必须靠谱。如果发生混乱，你的税表就不对。成长也是这样。基因就是软件，环境就是输入信息。
成长，是一个步步惊心的过程。
1.眼睛的故事
白内障是一种常见的眼部疾病，是眼球晶状体的透明度下降，导致光线进不来。白内障不算大病，做个手术就可以治好。这个故事的起源，是有些刚出生的婴儿，也有白内障。
以前的医生担心，给新生儿做白内障手术，是不是有点危险呢？他们就决定等孩子长大一点再做手术。结果孩子长大了，手术做了，也成功了，光线也能进入眼睛了……但是孩子还是看不见东西。
这是为啥呢？因为眼睛不是照相机。不会说哪个零件坏了，你修好马上就能用。
眼睛，需要在光线的刺激之下成长。大脑不是天生就会处理视觉神经信号，这个能力是从一出生开始、一边长大一边学来的。如果婴儿阶段没有光线刺激，错过了这个成长阶段，长大以后有光也晚了。
这就是“严格的灵活性”。成长，需要正确的环境信息输入。
再看一个例子。下面这张图是几十年前的一个非常残忍的实验。有人把小猫养在一个四周全是竖线的笼子里。小猫看不见水平方向的任何结构，连自己的身体都看不见，只能看到这些竖直的线。
结果小猫长大以后，它的视觉就有严重的问题。它没有办法识别物体的轮廓。
为啥呢？因为识别轮廓的视觉功能，需要三种神经细胞共同起作用：一种负责水平方向，一种负责竖直方向，一种负责斜向。小猫幼年时期缺乏水平和斜向的视觉刺激，它的神经细胞就没长全。
眼睛的发育，对环境非常敏感。而这很可能就是为什么现在中国有这么多孩子得了近视。
相同年龄段的儿童，尼泊尔儿童近视率只有3%，而中国广州儿童的近视率高达69%！这是为啥呢？进化给孩子的环境设定，是在大自然中成长。尼泊尔教育条件差，孩子比较符合这个设定；而中国的孩子大部分时间在学校学习。对眼睛来说，学校环境，可不是正常的成长环境。
那学校环境差在哪呢？有研究考察同样是6-7岁、同样是华裔、每天在学校里上学的时间也相同的小学生，新加坡小学生的近视率是澳大利亚小学生的9倍！这两个国家的重大区别是澳大利亚的学校教育非常强调户外活动 —— 澳大利亚小学生每周有14个小时的户外活动时间，而新加坡只有3个小时。
现在还有很多眼科专家抱着过时的观念不放，还以为是什么看书看累了导致近视，什么用眼过度，甚至还在要求学生做什么“眼保健操” —— 殊不知根本没有任何科学证据证明眼保健操有用。事实是现在国际主流的观点认为儿童近视的根本原因在于室外活动时间不够。
那室外和室内根本差别是什么呢？这个目前还没有严格的定论。有可能是因为我们在室内能看的都是比较近的东西。更大的可能是因为室内光线强度不够。
不管是哪个原因，这个道理是简单的：漫长的演化历史中，孩子每天都会花足够的时间在室外活动 —— 孩子眼睛的成长需要室外环境。
让孩子整天待在室内，这是近一百年才有的事情。而这种环境巨变对人的影响绝不仅限于眼睛。
2.免疫系统的故事
成长离不开光线，成长还离不开细菌。
以前人们曾经以为环境越干净就越健康，现在已经不这么想了。有个概念叫“微生物菌群（Microbiome）”。我们身边、我们体内的绝大部分微生物，其实是我们的朋友。
免疫系统不是一个机器零件，说安装就装一个、坏了就换一套。免疫系统跟眼睛一样，是慢慢长成的。免疫系统的成长，需要合适的微生物菌群环境。
威尔逊打了个比方，人的免疫系统就好像是农场里的一个农民。农场里有秧苗，有野草，有自家养的猫和狗，也有老鼠和狐狸这些敌人。那这个农民怎么识别哪些是秧苗和朋友，哪些是野草和敌人呢？他可不是天生就全会。
免疫系统需要在成长的过程中慢慢摸索。它需要从小就要接受各种微生物的刺激，在不断地互动和碰壁过程中学会分辨敌我，练习高超的打击敌人保存朋友的技艺。
那么如果让免疫系统长期处在一个非自然的微生物菌群的环境中，就等于不给他学习的机会，它就会出问题。现代医学认为免疫系统的问题不仅仅表现为生理上的症状，也包括心理上的症状，比如感觉压力大、抑郁、甚至是自闭症、孤独症；而且还能表现在行为上，比如恶心、食欲不振、不愿出去和人交流等等。
如果一个孩子有上面这些问题，是不是可能因为……他家里太干净了呢？
威尔逊列举了一系列的研究来说明微生物菌群对免疫系统的作用。
比如说，发达国家里、城市里患有免疫系统紊乱、经常过敏的症状的人，显著高于发展中国家和农村。
有研究发现，剖腹产出生的新生儿，因为没有与产道中的菌群接触，患上免疫系统紊乱的概率就会增加。孕妇使用抗生素，可能会对孩子的免疫系统造成危害。
反过来说，如果孕妇经常到大自然中去，接触更丰富的菌群，就对孩子有好处。而10-15岁的小孩如果经常接触大自然，他们长大后患有各种免疫系统疾病的可能性就会下降。家里微生物菌群的多样性越高，儿童患上哮喘的可能性就越低。为什么养老院里的老人总爱这里发炎那里疼？可能因为养老院太爱消毒了，那里的微生物菌群不正常。
眼睛对人的影响是纯生理的，免疫系统的影响是生理的也是心理和行为上的。下面这个，则主要是行为和心理上的。
3.小鸟的故事
像鹌鹑这样的鸟类有个有意思的特性：小鸟一出生，就知道跟着妈妈走。这是因为它们在鸟蛋里孵化的过程中就有了听觉，它们习惯了妈妈的声音。
鸟蛋的蛋壳，对小鸟的感知能力发育至关重要。蛋壳能透气，对声音的穿透力也很好，所以小鸟在里面能呼吸能见妈妈的声音。但是蛋壳不透光。小鸟出生之前，是看不到光线的。
在1980年代，有人拿鹌鹑做了一个实验，他们让小鹌鹑提前感知到了光线。
鹌鹑的鸟蛋需要23天孵化。在小鹌鹑出生的前两天，研究者把鸟蛋外面的硬壳给扒开，用强弱交替变化的光线去照射，刺激里面的小鹌鹑的视觉神经。
结果，小鹌鹑出生以后，就不会跟着妈妈走了。
提前两天接触到光线，让小鹌鹑的视觉提前发育……从而干扰了听觉的正常发育，导致小鹌鹑出生以后听觉发生紊乱。它们无法识别妈妈的声音了。
鸟类也好，我们哺乳动物也好，各种感知能力的成长是讲顺序的。这个顺序是先长触觉，再是空间平衡感，然后是味觉和嗅觉，然后是听觉，最后是视觉。每一种感觉的成长都需要相应的外部刺激配合。
而小鸟实验告诉我们，当你还不需要这个刺激的时候，可别让这个刺激提前出现。提前出现，就可能导致发育紊乱。
那对小孩的教育，会不会也有提前出现不该给的刺激这样的情况？
你能问出这个问题，说明你有演化思维。答案是的确是这样，人类儿童的智力成长跟小鸟视觉有相似之处。
威尔逊列举了大量的研究，说明对儿童早教的顺序非常重要。
很多特别重视早教的家长，孩子还没出生就给播放“莫扎特音乐”，出生不久就让孩子看迪斯尼出的什么“小小爱因斯坦”DVD，强行用声光刺激。这种教育，就相当于用光线照射还没有孵化的小鹌鹑。
有研究表明，9个月以前就被长时间暴露在这种多媒体环境中的孩子，他们长大之后会更容易发怒，更容易分神，不愿意集中注意力，不能推迟享乐。这有没有可能就是因为当初刺激过度了呢？
成长过程中的每一步都需要外界环境的正确刺激和配合，威尔逊为此提出一个概念叫“严格的灵活性”。
如果一个孩子整天待在室内，他就容易近视。如果一直生活在特别干净的环境中，他的免疫系统就会有问题。如果对他的早教操之过急，就可能危害他将来的性情。
今天这个生活环境，相对于人类漫长的进化史来说，是不正常的。
这是演化思维带给我们的一个智慧。当然，这绝对不是说人就应该回归到原始社会或者农业社会那样的生活。“严格的灵活性”，只是一个理论而已，把它用在每一个具体的领域都得经过实验验证才行。我们今天讲的眼睛、免疫系统和感知能力的故事都有严格的科学验证，别的领域可就不一定了。
事实上今天的人，寿命比过去长得多，哪怕晚婚晚育，生下来的孩子也是健康的。演化思维并不能解释这样的进步。
但是，当你发现事情不正常的时候，演化思维可以给你提供一个解题思路。特别是，当你想要改变环境的时候，演化思维对你有一个警告。
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