丛林法则:进化论

家传武功-大佬刘 2023-09-26 14:15:34

一、眼睛的缺陷

生物的种类实在太复杂多样了,苍蝇老鼠、鲸鲨猛虎、蜘蛛灌木、苔藓病毒。生物学,一度就被认为是不可归类的,我们完全无法理解其脉络。

这时候,出现了一个神人:达尔文。

他只用了八个字——“物竞天择,适者生存”,就将地球上870万个物种解释得清清楚楚,破得干干净净。

这一竞争法则——进化论,不仅适用于生物界,也贯穿于人类社会的各个方面,我们奉之为丛林法则。

进化论,它犹如一把钥匙,打开了生物世界的大门。有了它,寒带针叶林、热带阔叶林、猩猩不绝经、人从哪里来,我们再回头看这纷繁自然界,八字在手,把环境变量套上去,所有问题都清楚了。

进化论是如此的强大,在人类起源的问题上,它直接挑战了神学的宗教信仰,引发了激烈的冲突。

为此,很多人希望找出几个证据,来推翻进化论学说。

比如他们找到了——眼睛。

眼睛号称心灵的窗户,人眼的结构就像一台精密无比的仪器,与其说是一步步进化而来,更像是上帝之手精心设计后组装在一起的,简直完美。眼睛,于是也成为了神创论者在19世纪抨击生物进化论的有力武器。

眼睛是如此的精密,以至于进化论之父达尔文, 在1860年写给美国植物学家阿萨格雷的信中:“迄今为止,眼睛让我感到不寒而栗,但一想到那些已为人所知的精妙渐变阶段,我的理性就告诉自己,我必须克服这种不寒而栗。”

达尔文是对的,人的眼睛并非完美,而且存在许多缺陷。就让大佬刘从最早的原始眼睛开始,带着大家一起探寻眼睛进化的秘密吧。

最早的眼睛,来自20世纪末,人类对古生物化石的研究发现。原始的眼睛,只是由一小撮感光细胞组成,只能感受到光线的明暗变化,当这些感光细胞聚集在一起,被称为眼点。早在5亿多年前的寒武纪,这些感光细胞就出现在了生物身上,比如最早的脊索动物——皮卡虫。

当阳光明媚时,栖息在海底的皮卡虫就会钻出沙子;而捕食者位于上方时会遮住阳光,皮卡虫感知后就可以迅速钻入沙子逃过一劫。虽然,感光细胞只能感受到光线的强弱,但这已经足够让生物在躲避天敌求生存的本领上迈出了重要一步。直到今天,有些生物仍然具有眼点的结构,如眼虫。

在眼点的基础上,生物逐渐进化出了对感光细胞起保护作用的生理结构。比如涡虫,在眼点的位置产生了一个凹陷,在保护感光细胞的同时,也可以借此粗略判断光线的方向,做出更好的应对策略。

随着凹陷越来越深,最终形成了前段有小孔的形状。根据小孔成像的原理,位于凹陷底部的感光细胞逐渐感受到了物体的影像。这是一个相当漫长的进化过程,直到寒武纪晚期的头足类,才出现凹陷小孔成像这一眼睛构造。拥有凹陷眼睛的鹦鹉螺(见上图)、角石和菊石,凭借眼睛这一独特的器官,成为奥陶纪的顶级捕食者,称霸当时的海洋。

当然,眼睛在演化之路中也发生了分歧。一部分早期具有感光细胞的脊索动物和软体动物,选择用凹陷的方法保护感光细胞;而另一部分生物则走上了另一条进化之路,那就是以三叶虫为代表的节肢动物进化出了“复眼”,靠成千上万只小眼睛将不同角度的图像整合成一个完整的影像。

三叶虫在寒武纪早期就进化出了复眼,进而使得寒武纪成了三叶虫的海洋。时至今日,部分节肢动物的昆虫仍保留了这一视觉器官。关于复眼,这是另话,本文暂不予讨论。

到了泥盆纪,脊椎动物逐渐占据上风,以邓氏鱼为首的鱼类成为了新一代的海洋霸主。而邓氏鱼之所以能够称霸海洋,最主要的原因之一,是它拥有直径达十厘米的“卡姿兰大眼睛”。

邓氏鱼的眼睛进化出了眼球,并在眼球前段出现了可以变焦的晶状体。邓氏鱼眼睛构造与现代人眼已经十分相似了。发达的眼睛使得邓氏鱼可以将猎物的一举一动看得清清楚楚,之后的脊椎动物传承了邓氏鱼的大眼球,始终处于食物链顶端。

眼睛在此基础上继续进化,虽然越来越精密,越来越强大,但后面主要是针对神经系统的优化,其功能和原理并没有什么大的改变。

眼睛由感光细胞凹陷进去小孔成像,然后进化出了眼球晶状体视网膜复杂结构的进化路径,却存在一个重大缺陷,有着一个极不合理的生理构造。

我们知道,光线透过晶状体小孔成像在视网膜上,被视觉神经感应转化为电信号,然后传至大脑分析,而问题就出在这个视网膜上。

如下图所示,人眼视网膜分为三层,分别是感光细胞、双极细胞、节细胞。

感光细胞将光信号转化为电信号,双极细胞则负责分类处理这些电信号,然后由神经节细胞把电信号传输至大脑形成最终影像。

正常的结构顺序,顺着光线的方向,显然应该是感光细胞在双极细胞和节细胞之前,先接收光线转化为电信号后传给双极细胞分类,再由节细胞传至大脑视觉中枢。

但我们看到的事实却是完全相反的顺序。人眼的结构,如下图所示,光线是先到达节细胞,再穿过双极细胞,最后才能被感光细胞感光。并且,电信号集中到视神经,还需返穿过视网膜,才能传至大脑。

这个神奇的错误设计,显然不仅严重影响了成像的清晰度,而且视神经集中的地方,使得视网膜上存在一块区域无法分布感光细胞,因而形成了所谓的盲点。

这个神奇的错误设计,还大大增加了诸如视网膜脱落等眼部疾病的风险。因为感光细胞与后面的色素细胞接触松散,剧烈运动或打击都会使得视网膜容易脱落,甚至高度近视的人翻个白眼都可能视网膜脱落。

另外,为了给双极细胞和节细胞供血,血管还需要包围视网膜表面,使得人眼血管可见,阻碍成像清晰度的同时,其破裂还会导致眼底出血的症状。

至于为什么会有这个神奇的错误设计,古生物学家也做出了解答。他们认为最初形成眼睛的脊索动物,它们的眼睛(感光细胞)位于身体内侧,光线穿过透明的身体,到达内侧的感光细胞,既起到了视觉的作用,又保护了眼睛。但是随着脊椎动物演化,身体不再透明了,虽然神经系统更加发达,可早期形成的视网膜顺序却再也无法改变了。

显然,这些事实和结论如果成立的话,不但不能推翻进化论,反而进一步证明了进化论。人眼这样精密的器官构造,不但不是先天设计的,反而是后天生物在感光细胞的基础上带着缺陷一步一步演化出来的。

二、两性的秘密

性是生物界最浪费的事情之一。

男人和女人为了裤裆里的那点事儿,小三出轨情人虐恋,无数的狗血剧情每天都在上演。当然,也诞生了梁山伯与祝英台、罗密欧与朱丽叶、许仙西湖邂逅白娘子等一系列或欢喜、或悲情的千古爱情篇章。

生物界普遍都是这样,为了得到姑娘们芳心,狮子、猴子、斑马疯狂干架,孔雀长出长长的尾巴,蜘蛛可以献出自己的丁丁,螳螂干脆连脑袋都不要了。

澳洲有一种阔脚袋鼩,算是“石榴裙下死,做鬼也风流”的典范。它们一生的终极目标,就是在生命的最后一个月,夜以继日的嘿嘿嘿,最后精尽而亡。

如果没有性,这些麻烦是不是都可以省掉了?动物们可以不用干架,蜘蛛可以全身而退,螳螂可以保住脑袋了?而我们人类也终于可以从下半身中解放出来,抬起头来看一看星辰大海?

答案是不行。中学生物课知识告诉我们,咱有两套染色体,爸爸给一套,妈妈给一套。形成卵细胞需要经过两次分裂,第二次分裂染色体不复制,染色体数量只剩下一套,所以叫做减数分裂。因为只有一套染色体,所以一个单独的卵细胞没有办法发育成一个新的小宝宝。要做到这一点,需要精子再贡献出另外一套染色体。

因此,咱需要性,需要精子和卵子的结合。

但真的是这样么,性是必须的吗?

故事要从小龙虾说起。1995年,在一个水族箱里,一只德国龙虾妈妈正在产卵,在它产的几百颗卵中,有那么一颗,神奇的机缘巧合,产生了一点错误,让它比自己的同胞卵们多了一套染色体。

神奇的是,多出的这套染色体并没有搞死它,小龙虾平安从卵中破壳而出,平安长大。

从此,这只小龙虾发现自己解锁了一项神奇的能力——孤雌生殖。“她”发现不需要雄性龙虾提供精子,生孩子这件事情它自己就可以搞定。

孤雌生殖不就是咱说的克隆(clone)嘛。只不过这只龙虾的自我克隆技术是如此成功,不到30年,它从一只变成了不计其数只。宠物爱好者们发现,他们只需要买一只回来,一年后,他们就有了爬满鱼缸的小龙虾。而在野外,这种小龙虾甚至开始泛滥成灾,造成物种灾难。

这只小龙虾自力更生的爆种能力,让那些需要交配生殖的同类们简直弱爆了。既然孤雌生殖克隆技术可以如此成功,那为什么还需要性?

对于这个问题的答案,很多小伙伴会说早已经研究透了。我们之所以会有性,是因为只有性才可以大幅重组我们的基因片段,让不同的个体之间拉开差距,让优势的基因得以在种群中迅速扩大,而劣质的基因被集中到某些倒霉蛋身上,然后被天择无情淘汰掉。

举个例子,张三有两个基因突变,一好一坏,而李四也有两个基因突变,一好一坏。如果张三和李四都是孤雌生殖,那么张三和李四的后代都会克隆上辈的基因,大家基本上势均力敌。好多代下去,也许张三的某个后代不小心再搞出一个好一点的基因突变,这样它才获得些许竞争优势,再经过很多代,才能把李四的后代都淘汰出局。

但即便张三赢了,最后种群只剩下了张三的克隆后代,可李四的那个好基因片段,却也因淘汰出局而永远消失了。

如果是有性生殖,张三和李四的基因可以重组,情况就不一样了。张三和李四各提供一半染色体,他们的后代就有四种情况:其中必然有一部分人,同时拥有两个好基因;而另外一部分倒霉鬼则同时继承了两个坏基因;当然还有两部分人继承了一半儿好一半儿坏。

两个坏基因的组合因为质量太差了,很快就被天择淘汰掉了;而两个好基因的组合,则拥有最好的竞争优势,就会在自然选择中胜出。不同的基因组合在一轮轮的重组和竞争淘汰中,优胜劣汰,进化的速度就大大加快了。

这个解释简直完美。是的,这个答案很好地解答了两性生殖基因重组的优势,但是前面的例子中,可没说张三和李四必须是一雄一雌。如果仅仅是为了基因重组,同性别组合难道不可以吗?如果张三和李四都是男人,张三就是看上了李四的好基因,觉得李四有魅力,难道这就是人类出现同性恋gay的根源?

显然,两性生殖,任何一个人在选择配偶时,相当于把一半同性的优秀基因自动排除掉了。如果有3性、4性、5性生殖,甚至一个人可以和除自己之外的任何人交配实现优秀基因的继承,那选择的范围不是迅速扩大一倍了吗?不是更有利于基因的重组优胜劣汰吗?

事实上,细菌和真菌是没有两性的;而某些鸡毛菌,它们总共有高达28000种性别。很显然,拥有28000种性别也是不错的选择,你至少可以和周围99%以上的人做点不同的事情。

但不管生物界有多么奇葩,在我们这个真核生物大家庭里,两性始终是最普遍的存在。一对鸳鸯戏水,才是自然,这是为什么呢?

所以,有没有一种可能,我们并没有触及性的本质?两性也许并不仅仅是为了基因重组,还有其它重要的秘密?

要回答这个问题,我们需要回到细胞层面,看一看性的本质是什么?

话说十几亿年前,在真核生物的起源中,甲烷菌和阿尔法变形菌的融合,阿尔法变形菌住进了甲烷菌的体内,形成了内共生关系。最后,阿尔法变形菌丢掉了自己大部分基因,变成了线粒体,而甲烷菌依靠线粒体获得了源源不断的能量,它们终于共生演化出了细胞核,成为了真核生物。

但代价就是无穷无尽的内含子侵入。真核生物的DNA和细菌这类原核生物的DNA相比较,最大的不同点就是基因代码中的垃圾实在太多了。所谓的内含子垃圾,就是这些在DNA序列中基本没什么意义,也不参与表达的DNA片段。

(人类DNA也有太多的这类内含子基因片段,直到目前,人类还没搞清楚它们的具体作用和意义。比如,有人认为,人类受病毒侵入得一次炎症后,就会把这种病毒的某些特征记录在DNA片段中,于是这些“内含子”片段越来越多,平常也不表达作用,但当下次再受到这种病毒感染,就会启动这段DNA片段信息,表达制造出某种特殊蛋白抵抗病毒入侵。而病毒特征为什么能被记录进DNA信息中,因为咱人类和病毒本来就同宗共祖。)

所以,这些内含子,它们可能是最古老的寄生虫,亦或者是各种病毒带来的。内含子很可能就是它们的尸体,它们一开始只是寄生在宿主的DNA链上,并且自带RNA剪切酶,懂得在宿主DNA制造蛋白质之前识相地把自己切下来,以免影响了宿主的新陈代谢。

DNA链上养点儿寄生虫本也不是什么大事,DNA长链上插点内含子,毕竟它们还自带剪刀,并无大碍。但问题是内含子这些玩意质量不太靠谱,很多玩儿着玩儿着就把自个儿玩儿死了,成了躺在基因序列中什么事情也不干的死尸。

于是,这些真核生物的祖先们遇到了大麻烦,很多基因被死尸们切得支离破碎,不能正常表达了。解决的方案,有的古菌,直接利用内含子的剪刀,自己动手,在RNA复制蛋白之前把它们切干净。当然,剪刀的工作效率不怎么高,很大可能还没有切干净,核糖体就拿去生产蛋白质了。为了避免这种情况,古菌需要一堵墙,把剪切工作和核糖体生产蛋白的工作分隔开,这就是细胞核了。

但根本快速清掉这些内含子尸体的办法,还得靠基因重组才可以解决。可有一个棘手的问题:重组的时候,线粒体的基因怎么办?

线粒体虽然交出了自己的大部分基因,但保留了最重要的基因片段,这些片段是和线粒体的核心工作——呼吸作用,最密切相关的基因。提供能量的呼吸工作需要的蛋白质太精密了,细胞可不能全交给充满不靠谱内含子的细胞核DNA基因表达,所以组成线粒体的蛋白质其实是由两边共同制造的,一部分是由细胞核中的DNA负责的,另一部分则是由线粒体负责的。

这两路蛋白要在一个线粒体中搭配工作,需要非常好的协调性。当然啦,亿万年的进化选择,细胞核里的DNA和线粒体的DNA已经搭配得很默契了。但基因重组的时候怎么办?张三的DNA和李四的DNA合成了一套DNA,同时张三和李四的线粒体也一起来了,DNA怎么选择?

就像你请两位漂亮的小姐姐去看电影,A小姐要看A片,B小姐要看B片,虽然两部电影你都很喜欢,但为了配合两位小姐姐,你是选择看A片还是看B片?

解决方案是不要同时请两位小姐姐一起去看电影。为了让细胞核里的DNA基因和线粒体里的基因能够更好的搭配工作,只能保留一组线粒体,而另外一组线粒体只能舍弃掉。

为了实现这一目的,最高效且温和的方式当然是雄性的线粒体干脆不要进入受精卵,或者只有极少数量进去,然后被淘汰掉。于是,看电影之争的问题解决了, 一个只有雌性线粒体被保留的世界达成了,这就是性别产生的根本原因了。

我们再回头看卵细胞和精子细胞,它们除了染色体和个头不同以外,还有一个明显的不同——线粒体。卵细胞包含大量的线粒体,而精子细胞线粒体很少并且最终不能遗传给下一代。

只有雌性才可以将它们的线粒体传下去。所以两性的本质,其实是线粒体的选择性遗传机制,线粒体能够遗传下去的就是雌性,不能遗传下去的就是雄性。

这也解释了为什么儿女们比较粘妈妈。不仅是刚出生时母亲提供了奶水,更重要的是不论男孩还是女孩,其生命的能量源泉——线粒体,都遗传自母亲。

三、进化的枷锁

两性生殖基因重组,似乎解决了进化中的所有问题,预示着生物将朝着越来越来越强、越来越适应环境的方向快速进化。

但事实并非如此,进化仍有枷锁。

我们看人类社会,女人花枝招展诱惑男性,讨男人欢喜,大家习以为常。你看现在的医美概念这么火,刚有女网红抽脂把命都给葬送了。

可这不是生物的常态。即便是人类社会,一万年前的母系氏族,女性地位也是非常高的。现在的摩梭人,还流行母系走婚繁衍子嗣。

因为雌性的生殖资源稀缺,生物的正常态,其实是公的想方设法花枝招展来吸引母的。“美”这个词,本是用来形容雄性物种的。

公鸡头顶大花冠,羽毛艳丽,而母鸡则灰不溜秋;雄狮鬃毛猎猎,威风凛凛,而母狮则低头猥琐。

无它,雌性地位高,不需要美。而雄性动物们为了获得交配权,不得不越来越美。

公鹿用头顶的鹿角来顶撞争斗,因此雌鹿觉得公鹿头上长大鹿角才性感美丽,于是,公鹿角越长越大,行走在树林里都不方便,更别说躲避天敌逃跑了。

更有一种大角鹿,因为鹿角实在长得太大,结果,自己脖子都扛不住,整个种群都灭亡了。

再比如公孔雀,为了讨母孔雀欢喜过上性生活,拖一条这么又长又大的尾巴,你说是有利于飞行呢,还是有利于行走?

要是没有动物园养着,这些长尾孔雀估计很快得绝种。

所以,进化论这个词,其实用得不对,应该叫演化论。

进化,给人一种越来越强的感觉;而演化没有方向,只有适不适合。

生物演化这种没有方向,只有适不适合的特性,必然带来物种为了适应当前环境下的生存繁衍而产生各种“短视”,比如大角鹿的鹿角越来越大,公孔雀的尾巴越来越长,最终带来反噬给种群灭绝的命运。

这就是进化的枷锁。

进化的枷锁在人类这个种族,同样表现得淋漓尽致。

从人类早期到农业社会,汉语的“男”字,就是用力耕田的人;男人,高大强壮,也有力保护家庭部落。

所以生物的自然演化选择,人类种族,高大强壮的男性对女性天然具有不可抗拒的性诱惑力。到如今,人类社会已经进入工业文明时代,可女人对男人身高要求是越来越高,小女生相亲,对男方的身高始终是排第一的要求。1米8是起步,哪怕少个2厘米,1米78,都说是矮个;连1米5的小女生,都梦想找个1米9的傻大个男友。

这不就是典型的大角雄鹿和长尾孔雀的演化方向嘛。

实际上,人并不是越高越好。

考虑脚踝关节的承受能力、心脏的负担,以及身体的灵活性,人类的骨架结构,注定了理想的身高必然在1.65~1.80之间,放宽一点,人类正常的身高范围,应该在1.60~1.85之间。

中间值1米72,是全世界男人/女人的完美身高。李嘉欣、王祖贤、赫本,还有西西里美丽传说中的莫妮卡,这些世界公认最美的女人,都是1.72的身高。男生可以高几厘米,但世界公认的帅哥,也都在这个范围。

女生之所以觉得高大的男生武力值高,有安全感,其实是基因演化过程中女人的盲目生殖崇拜。

拳王泰森,至今都是拳迷们心中无可替代的重量级拳王,身高不过1米78,却干翻了多少2米以上的壮汉?泰拳王播求,身高也只有1米74。还有亚洲驱逐舰帕奎奥、希腊小光头等,身高更是1米7往下走,那也是打遍了武林高手,威名赫赫。

反倒是电影《阿凡达》中,男女主角虽然身材完美,但2米多的个头,怎么看怎么大只,只适合潘多拉星,不适合地球审美。

但在现实中,身高1米7以下的男生找对象,你讲这些是没用的。进化的枷锁导致女性的基因决定了对男性审美,1米7以下就是残废,就是猥琐,没有性感可言。

要突破进化的枷锁,生命得从2.0进化到3.0版本。生命3.0版本,生命不但可以设计软件,还可以设计硬件。

当一个人的长相、身高、体重都可以随意设计的时候,女性,(如果3.0版本生命还存在性别的话),就再也不会有诸如鹿角、长尾、身高崇拜了。

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