# 《生命视角》1：演化思维的四个工具

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今天开始我们来讲一本2019年二月出版的新书，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）。

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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。

以我之见，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。我们选的这本书的作者戴维·威尔逊，是公认大师级的人物，我们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。

这是一种非常高级的思维方式。今天这一讲咱们先梳理一下演化思维的几个工具。

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 —— 

![图片来自维基百科](https://piccdn3.umiwi.com/img/201904/21/201904211728361545712615.jpg)

雪花为什么是这样的？你大概早就知道，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。

那么我们再看下面图中这个东西 —— 

![图片来自 williams-sonoma.com](https://piccdn3.umiwi.com/img/201904/21/201904211729411030428754.jpg)

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。

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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。

这里我必须插一句，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，我们需要回答四个问题。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，我们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。我们知道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。

接下来咱们讲一个实例，看看演化有多么厉害。

## 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。

![大肠杆菌。图片来自 primority.com](https://piccdn3.umiwi.com/img/201904/21/201904211732468916742223.jpg)

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。

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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”。

如果让我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。

请允许我再次强行打个比方。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。

我看这个故事简直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。**

……以及很多别的现象。咱们下一讲再说演化思维在具体的政策制定方面的应用。

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