生命有发展有没有必然的方向?有没有什么指标可以有效地衡量生物发展的进程?
我们现在还无法找出生命发展中可以严格量化的指标,但是我认为,生命的竞争力、复杂性与信息处理能力可以作为生命发展的主要指标。它们三个互相依赖,互相促进,共同进步。从古到今,三者的相互激励作用从来没有停止过,今后也不会停止。承载这三者的主体,就是信息试错机。
前面我们已经讨论过三者之间的各种联系,现在我们先进行一个小小的总结,之后我们将进行更深入的讨论。
竞争力是生物保障自己生存并产生后代的能力。生物没有竞争力就无法生存,竞争力是生存的最基本保障。所有的复杂性与信息处理能力只有通过提高生物的竞争力才能发挥自己的作用。
复杂性是生物所包含的总信息量。任何有组织的竞争行为都是受信息控制的。生物个体是非常脆弱的,但是生物可以通过繁殖来复制自己,把自己的信息遗传给下一代。信息可以在非常广的范围内传播,可以影响无数个体的竞争力。所以信息是影响竞争力最关键的因素。不与信息相挂钩的竞争力是无法重复的。生物的复杂性主要存在于基因、获得性免疫系统与神经系统中。
信息处理能力是生物对信息进行维护、表达、复制、改进、创造及其它操作的能力。具有更强信息处理能力的生物可以获得更有利于提高竞争力的信息。在长时间的持续竞争中,信息处理能力强的生物可以获得更先进的信息,从而逐渐在竞争中取胜。在生存竞争的长跑中,真正影响生物竞争力的关键因素,是生物的信息处理能力。
对于大多数生物而言,它们的信息都主要储存在基因之中。基因的进化主要靠试错,基因的进化速度也取决于试错的数量与质量。简单的生物往往数量众多,且繁殖一代的时间较短,那么基因试错的数量就比较多,基因的进化就会加快。复杂的生物,往往通过少量的基因调整可以使竞争更大幅度地提高。而且复杂的生物往往具有较高的智能,智能使生物能更好地选择配偶,增加了生物试错的质量;而且智能可以使生物具有基因之外的复杂性,使其适应环境的能力加强。所以,虽然复杂的生物基因进化速度比不上简单的生物,但是它们仍然具有进化速度上的优势。如果一种生物在变复杂的同时没有提高自己的进化速度,那么它就会在生存竞争中被更简单的生物所取代。
生物的复杂性是有限制的。生物基因组的信息量受突变率的限制,生物单个细胞的复杂性受分子扩散速率的限制,生物体各系统的总复杂性受到各个系统支持能力的限制。
信息处理能力可以让生物维护更高的复杂性。
像神经系统这样具有强大信息处理能力的系统,可以以较少的基因复杂性为代价,让生物掌握更多的总复杂性。神经系统还可以通过增加有性生殖的效率来增加生物基因的进化速度。这样的系统越多、越强大,生物就越可以挣脱复杂性的束缚,进一步地发展。
竞争力、复杂性与信息处理能力三者的进化上循环上升的。当生物进化出了更强的信息处理能力时,它往往就可以具有更快的进化速度与更高的复杂性上限,这又会提高它进化出更强信息处理能力的可能性。
生物可以变得更复杂,也可以变得更简单。如果生物舍弃掉一些复杂性,或者优化一下自己的复杂性,使自己的繁殖变快,生命周期变短,那么生物就可以获得更快的基因进化速度。
生物进化的总体趋势还是越来越复杂。首先,生态系统中最复杂的生物一般来说总是还有可能变得更复杂,所以生物的最高复杂性总是在增长。而一旦生物的复杂性赋予它强大的竞争力,它往往就可以辐射出很多具有同样复杂性的生物,占领很多其它的生态位。比如被子植物辐射、爬行动物辐射与哺乳动物辐射。其次,复杂生物的信息量更大,优化的空间更广。一个基因组只有2M的细菌在经过几亿年的进化后,大框架往往已经改无可改,只能根据临时的变化做小的调整。而一个基因组有2G的生物经过几亿年的进化后,可能还有很大的发展空间。最后,有些具有强大功能的系统,必须在一定复杂度的基础上才可能出现,比如人的大脑。人类靠自己的大脑征服了全世界。如果没有人类,其它猿猴也会进化出这样的大脑;没有灵长类动物,其它哺乳动物,比如大象、狼,也会进化出这样的大脑。而细菌没有这样的机会,它们只能被大脑开发出的抗生素杀死。
信息总是选择更适宜进化的地方。RNA中的信息向DNA中转移,DNA中的信息向大脑中转移,大脑中的信息也在向芯片中转移。如果以后还会发展出更强大的信息处理平台,那么信息就会进一步地向更强大的信息处理平台中转移。
生物从生到死,所能留下的,就是自己的遗传基因。当然,对于某些生物而言,还可以留下一些记忆。如果它留下的后代多,那么它的遗传基因就散播得广;如果它留下的后代少,那么它的遗传基因就散播得不广。在漫长的进化过程中,一个生物的生与死平均会在种群基因库中留下一到两个比特的信息量,这就是个体生存的全部意义。
基因进化是生物进化的主要途径,而试错是基因进化的最主要途径,所以试错的效率在进化中就必须被尽可能地优化。试错的结果需要被广泛传播并与其它信息排列组合以寻找最佳的方案,这就是有性生殖为什么如此重要。一个生物只要完成了信息试错的使命,就不再有必要活下去,因此有些蜘蛛在后代出生后马上就被吃掉,雄性螳螂在交配时往往也会被雌性螳螂吃掉。而反之,如果一只蜜蜂的自私行为可以提高种群试错的效率,那么它就可以获得自私的权力。
凯文凯利写了一本书叫做《科技想要什么》。他得到的结论是,科技的前进将永不停止。科技给人更强的竞争力,让人具有更多的自由选择。那些反对科技的人实际上要么是言行不一,要么只是谨慎的与时俱进者。生命的发展如同科技的发展,永远向前。生物总是在比拼进化的速度,总是在进化出更好的进化策略。生命的复杂性上限总是在提高。这就是生命发展的必然方向。
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