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46 循环,周期性重复是进化的关键

2021年9月26日  来源:直觉泵和其他思考工具 作者:[美] 丹尼尔·丹尼特 提供人:zhaotou97......

人人熟知自然界的大循环:昼夜相继;四季更替;蒸发和降水形成的水循环注成湖泊、冲成河流,为这个星球上的每一个生灵提供水分。但并不是所有人都能意识到,从原子尺度到天文尺度的各种循环简直就是隐藏着的高速马达,为所有令人叹为观止的自然现象提供动力。1861年,德国发明家尼古劳斯·奥托(Nikolaus Otto)制成并出售了第一台汽油内燃机;1897年,发明家、物理学家鲁道夫·狄塞尔(Rudolf Diesel)成功发明了柴油机,这两个辉煌的发明改变了世界。不论是四冲程还是二冲程的奥托循环和狄塞尔循环都利用了循环的方式,在完成部分工作后将系统恢复至原初状态,为接下来的工作做好准备。这些循环的细节非常巧妙,它们已由一个有着数百年历史的研发过程所揭示,并且有了进一步的优化。克雷布斯循环是一台更为精巧的超小型引擎,由生物化学家汉斯·克雷布斯(Hans Krebs)于1937年发现,它是进化用了数百万年的时间在生命之初发明出来的。这是一种“八冲程”的化学反应,在对所有生命(无论是细菌还是红杉)至关重要的新陈代谢中将燃料(食物)转变为能量。

克雷布斯循环这类生化循环负责生物界所有的运动、生长、自我修复以及繁衍,周而复始,像一架拥有大量活动部件的钟表装置,其中,每一个钟表都可以重置,都能恢复到再次履行其职能的初始状态。所有这些循环已由生息不止的达尔文大循环做出了优化,历经一代又一代,在漫长的时间中累积着偶然的改进。

在一个完全不同的尺度上,我们的祖先发现了循环的功效,这是人类史前时代最伟大的成就之一:发现重复的制造作用。拿一根木棍同石头摩擦,几乎不会发生任何变化,唯一可见的不过是一些划痕。拿起棍子再做一遍。你还是得不到任何回报。摩擦一百次,也很难看到任何变化。但这样做上几千次,你就能把它磨成一支不同寻常的箭杆。通过不知不觉的增量累积,循环过程可以创造出全新的东西。这类任务需要将前瞻性和自我控制结合起来,而这种结合本身就是一种新奇的事物,是对其他动物主要发自本能的盲目的重复性建造过程和成型过程的巨大改进。而那种新事物本身也是达尔文循环的产物,通过文化进化这一更为迅捷的循环得到最终的增强,在此过程中,技术复制不是通过基因传给后代,而是通过模仿在无亲缘关系的个体间传播。

第一位祖先将一块石头磨成了漂亮匀称的手斧,在此过程中,他一定看起来非常愚笨:他坐在那里,磨上好几小时都没有明显的效果。但是,在所有单调整重复行为的间隙,潜藏着一个缓慢改进的过程,对此进化设计出的肉眼几乎无法察觉,它们只能看到那些以快得多的速度发生的变化。(79)同样是这种看上去无效的现象,有时也会误导老练的生物学家。在简练明晰的《湿件》(Wetware, 2009)一书中,分子细胞生物学家丹尼斯·布雷(Dennis Bray)描述了发生在神经系统的循环:

在典型的信号通路中,蛋白质被不断地改性、再改性。激酶和磷酸盐就像一窝蚂蚁那样不停地工作,将磷酸基添加到蛋白质上,又将它们移除。这似乎是一项无意义的工作,而且每一个添加和移除的循环都要花费细胞中的一个ATP分子,也就是一个珍贵的能量单位。实际上,这种循环反应最初被贴上了“无效”的标签。不过,这个形容词是误导人的。将磷酸基添加到蛋白质上是细胞中最常见的一类单一反应,此类反应支持着细胞所要执行的大量计算。这种循环反应远非徒劳,它为细胞提供了必不可少的资源:一个快捷灵动的调节装置。(Bray, 2009, p. 75)

“计算”(computation)一词用得甚为恰当。程序员探索可能的计算空间已有近百年的历史,但到目前为止,他们的发明与发现不过是包含了数以百万计的循环嵌套。事实证明,认知的全部“魔法”就和生命一样,取决于周而复始的循环、“重入”以及自反性的信息转换过程,这些过程广泛地存在于神经元内部的纳米级生化循环、感知系统中具有预测编码能力的生成与测试循环(Clark, 2013),以及全脑睡眠循环,即脑电图记录显示出的大脑激活和复原的剧烈起伏。生命中每一处改进的秘诀总是千篇一律:练习、练习、再练习。

要记取的是,达尔文式进化只是一种累积性的改善循环。当然还有其他类型的循环。智能设计鼓吹者之类的人会争辩说,既然经自然选择而进化取决于繁殖,那么,达尔文式的方案就无法解释第一个生物、第一个具有繁殖能力的生物是怎么来的。如此一来,生命的起源问题似乎变得不可解了,有着“不可还原的复杂性”(Behe, 1996)。生命的起源肯定极度复杂、有着精妙的设计,它一定是个奇迹。神创论者希望我们把生命之前无生殖力的世界想象成一团混沌,充满了四散飘零的化学物质的碎片,再由一场风暴把它们重新组装成那架人人尽知的飞机。倘若我们陷入这样的迷思,生命的起源问题就会看起来令人生畏,愈发难解。

但是,如果我们提醒自己,进化的关键过程是周期性的重复,基因复制只是其中一个得到高度改进和优化的实例,我们就有可能将奥秘转化为一道智力谜题:四季更替、水循环、地质循环和化学循环,所有这些循环是如何历经数百万年的回转,逐渐积累起了开创生物循环的先决条件的?也许,刚开始的一千次“尝试”都毫无效果、功亏一篑。但就像乔治·格什温和巴迪·迪斯尔瓦(Buddy DeSylva)在那首性感的歌曲里提醒我们的,看看你“再做一次”、再一次、再一次……会发生什么。(80)

不错,当你面对生命世界和精神世界中的“魔法”时,一个好用的经验方法便是去探寻那些承担着全部艰辛工作的循环。

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