你並不了解的進化「論」(邏輯篇):作為文字遊戲的「選擇」

2020-12-05 澎湃新聞
導言

在本文上篇即歷史篇中,我們了解到其實早在18世紀末就已經有人提出了進化學說。達爾文的《物種起源》更多地是趕上了現代社會意識形態大爆發的時間,許多意識形態都把進化思想作為鬥爭工具,根本不管達爾文取得的具體科學成就(今天進化和神創之爭的本質也是如此)。也正由於此,達爾文進化「論」才在社會公共領域流行起來。

可能很多進化生物學家對這個結論非常惱怒,認為筆者在貶損科學研究所取得的成就。筆者完全沒有這個意思。筆者的意思是,所謂進化「論」很難稱得上是一個理論,其主要原因在於裡面的概念沒有得到完全澄清;也正因為如此,進化「論」才非常容易被各種意識形態利用去支持偽科學意識形態。接下來我們爭取以最簡明易懂的語言對進化「論」中的兩個基本概念——「(隨機的)漂變」和「自然選擇」——進行邏輯分析。

按照教科書上最初級的講法,生物進化的步驟主要是遺傳變異和自然選擇。遺傳變異主要由基因層次上的變異完成。變異出現之後,或基因或個體甚至群體將接受自然選擇,適應度高的留存下來。這些話我們經常在一些進化「論」科普中聽到。但是,一個嚴肅的進化生物學家一定會告訴你,進化的整個過程沒有這麼簡單。除了自然選擇和環境因素之外,至少我們還要考慮中性變異、漂變等隨機性作用。按照周教授的講法,「生物進化裡面有很多機遇的成分,或者運氣」。

漂變和自然選擇兩個概念我們可以使用形式語言(Formal Language)進行刻畫:就A和a兩類不同生物(但也可以是基因等)而言,如果它們在相同環境中適應度(fitness)差距較大,A相較於a以更大的機率存活下去,這個過程我們叫作自然選擇;如果它們在相同環境中適應度相差不大,A和a誰能生存下去完全隨機決定,這個過程我們叫作漂變。在對A和a的適應度進行賦值之後,我們可以藉助概率知識創造出大量精美的數學模型模擬生物演化的過程。

這樣高度抽象化的研究當然沒有問題。可是一旦我們要用漂變和自然選擇這兩個概念描述演化實際如何發生的時候問題就來了。以經典的「奠基者效應(Founder Effect)」為例。這個效應的其中一個例子講,如果一個很小的生物種群由於某些原因脫離了所屬的大種群,其基因組成可能與母群非常不同。比如,A和a兩個基因的比例在大種群是1:1,脫離大種群獨立的小種群是5:1。而小種群5:1這一比例的形成,不是因為A的適應度高於a,而是由遺傳漂變決定。用周教授的話講,這是隨機(Chance)決定的(漂變是隨機性的一個好例子)。

基因漂變

漂變和隨機

首先我們從概率論的角度講,從1:1的大種群中抓出一個5:1的小種群,這是一個隨機事件。在這裡隨機的意思是,進行多次重複抓取,我們有可能抓出5:1,也有可能抓不出5:1。把這個結論擴大,當我們講某個物種在進化史上出現是隨機的,我們實際上是在講,給定現有的條件假設我們可以無限次重複進化史,而在每一次重複中,這個物種可能會出現,也可能不出現。

此外,在大量重複試驗中我們稱某個事件是隨機事件,這並不代表該事件的有關信息是完全不可知的。很明顯,上述例子中抓到5:1小種群這一隨機事件其發生是有確定的概率值的(在小種群個體數量給定的前提下),我們姑且稱之為p。進一步講,如果大量重複從大種群中抓小種群的試驗——假設重複了N次——我們最後得到5:1的小種群(個體總數已定)的次數是Np。這裡不隨機的是,5:1出現的概率是p。這個p值是確定(Deterministic)的,其它比例出現的概率也是確定的,它們之間的大小關係更是確定的。稱5:1的出現是隨機的,並不代表我們對它完全沒有確定性的知識。同樣地,即便某個物種出現是隨機的,我們也已經預設了某些確定的、支持該物種出現的前提條件(比如一些物理化學條件等)。這些支持性條件促使該物種出現,這一點絕對不是隨機的。

更準確地講,稱進化史上某個事件是隨機的,我們一般都預設在給定條件下(由我們當前的知識決定)相關試驗可以大量重複,而隨機指的是該事件在試驗中可能會發生,也可能不會發生。但是,如果我們要解釋現實世界中的某個特定事件,並且不從大量重複的角度理解隨機,隨機這個概念會有崩潰的危險。上面談到的「奠基者效應」在人類社會中有一些經典例子,比如某一小部分荷蘭人曾經去南非某地殖民,結果恰好那部分荷蘭人攜帶有導致亨廷頓病的基因H,致使當地人H基因攜帶者特別多。可是這和隨機有多大關係呢?誠然,我們可以抽象地講如果進行大量重複試驗,去殖民的荷蘭人可能不帶有基因H,可是針對荷蘭人殖民南非這一獨特事件,這樣說沒有增加任何知識。此外,歷史上去南非的那部分人當然是因為某種原因去的(比如在本地混不下去了,殖民政府懸賞等),從這個角度講,他們去南非完全不是隨機的,反而是確定的。在現實世界裡的這一獨特事件中,我們完全可以說這部分人去南非是自然或社會選擇的結果。看看進化「論」的文字遊戲是怎麼玩的:如果這批人是在本地混不下去了,那麼他們就是在荷蘭本土社會中適應度低;如果他們恰好知道了殖民政府懸賞這個消息,那麼他們就是因為消息靈通提高了自身適應度。即便再退一步,假設我們不知道他們到底是為了什麼去南非的也沒有關係,這仍然不代表他們去南非是隨機的,這僅僅代表我們要繼續尋找原因。

這一點放在周教授講的中性變異中也完全適用。中性變異認為很多基因突變既非有利,也非有害,誰留存誰消失完全是隨機的結果。可是在每一次留存消失過程中,我們怎麼敢確定我們已經完全了解了這些突變?某個基因留存下來,是不是可能是選擇的結果,只是我們還不知道它的有益之處?儘管我們不能確定其是否存在,但科學的要求是我們應該繼續尋找它可能的有益之處。因此,在現實世界中解釋某個獨特的現象時,隨機漂變的說法更多地代表了我們對世界的無知,自然選擇則代表我們已經獲得知識的狀態。以前據說是漂變的結果在我們有了足夠的知識之後可以成為自然選擇的結果。

到了這裡我們可以對漂變和隨機兩個概念作簡短總結。第一,進化史上稱某一事件是隨機的,如果這種說法要有意義,那麼它指的只能是給定現有的已知條件(比如物理化學知識等),如果我們大量重複試驗,該事件可能出現,也可能不出現。在給出隨機事件的確定概率值之後,相應的數學建模將大大受益。第二,當我們在解釋某一個特定事件(不從大量重複的角度進行理解),使用漂變和隨機兩個詞語就應該非常慎重。這兩個詞更多地代表了我們的無知。籠統地講真實的生命世界是隨機形成的,這樣的說法是沒有意義的。

在上述澄清工作的基礎上,我們還可以更好地理解所謂神創「論」和進化「論」之爭。神創「論」的一個關鍵論點是,生命形式(不管是以前的動物骨架,還是現在的分子結構)十分精美複雜,僅僅靠隨機的方式是很難產生的,必須有智能設計(intelligent design)介入。可是這樣的說法是完全沒有意義的,除非神創「論」者能夠說明智能設計如何發生。如果不能,那麼神創「論」就是偷懶的偽科學,把不能解釋的事件通通交給一個不可知的上帝。此外,複雜生命形式誕生的概率很低,這一點照現有的科學知識來看可能還不錯,但誰知道在以後的科學知識基礎上這一概率是不是會提高?再者,即便這個概率真的很低,這也和生命世界的存在並不矛盾:地球形成的概率同樣很低,現在的神創「論」者似乎也沒有認為地球出現需要智能設計進行解釋。

同樣在這一點上,進化「論」支持者也沒有在概念上清晰多少。我們聽到達爾文主義者有一種常見說法去刻畫演化史上的隨機事件:如果我們重演進化史,得到的生命形式可能完全不同,據說是因為這個過程是是隨機的。在這種說法中,進化「論」者似乎把隨機當成了科學解釋。可按照我們之前的理解,這裡的隨機僅僅指在現有給定知識基礎上大量重複試驗可能會得到不同結果(最好還要給出確定的概率值);但用隨機去解釋某一個特定進化事件,不考慮之後科學研究可能取得的對這個事件的進一步了解,這和神創「論」無異,是嚴重反科學的說法。相反,真正的科學研究只能像康德那樣,假定進化史整個過程是確定的,再去尋找裡面每個事件發生的原因。至於能不能找到,是不是會像量子力學那樣發現似乎無法進一步解釋的隨機事件,這個問題只能由未來的科學研究回答。

自然選擇

在上述對漂變和隨機概念的分析中,我們只是簡單提及了自然選擇。但是這並不代表自然選擇這個概念是安然無虞的。在一些非常簡化的進化「論」解釋模型中,某某物種、有機體、性狀甚至基因據說是自然選擇的結果。其實,就地球上現存的任何生物個體(individuality)而言,從原則上講,我們都可以籠統地說那是自然選擇的結果。可是,這樣的說法並不解決任何問題(這和上帝創造的說法區別不大)。進化生物學家講該個體是自然選擇的結果,意思是在進化史中,曾經有和該個體互相競爭的一些同種或異種個體,經過生存鬥爭之後,該個體最終留存下來。除此之外,嚴肅的進化生物學研究還必須給出該個體的優勢性狀和基因,以及支持其勝利的環境因素。只有這樣,一個完整的自然選擇故事才算講完。

故事講完之後,問題就來了。這個故事不就是講了一個「適者生存」的常識嗎?它有什麼了不起?選擇這個概念在裡面有什麼作用?我們的回答是,這個故事雖然很好地呈現了一個研究結果,但選擇這個概念在其中沒有任何作用。原因在於,只要我們知道了該個體的優勢和相應的環境因素,它的勝利是順理成章、幾乎毋須思考的事情。現在有些所謂的普遍達爾文主義者(Universal Darwinians)有一些似是而非的說法,他們認為進化「論」是宇宙真理,選擇存在於自然界和人類社會的方方面面。以最近的高考為例。眾所周知,高考是一個選拔性考試,這裡當然也有(社會)選擇概念的「用武之地」了。如果某省考題很難,這適合才智有餘但穩健不足的學生,這部分學生在高考這一環境中獲勝;如果某省考題比較容易,這適合穩健有餘才智稍有不足的同學,這部分人將在新的環境中獲勝。但是如果用選擇的語言,我們可以說不管是哪一批學生,反正都是選擇的結果,選擇就是普世真理。

到這一步,恐怕明眼人都會認為這是在玩文字遊戲了。而這也正是選擇(包括自然選擇)這個概念的秘密所在。它的本質在於,選擇可以用來講述幾乎一切演化現象(宇宙、生命、人類),使人誤以為好像選擇概念乃至進化「論」無處不在,代表了普世真理。這樣,包括進化生物學家在內的眾多科學家千辛萬苦取得的成果就被它輕而易舉地竊取了。著名社會學家馬克斯·韋伯(Max Weber)在巨著《經濟與社會》中專門批評了選擇這個概念,他說,如果把選擇這個概念的意思講清楚了,它可能是無害的,代表個體和環境之間的某種確定性關係;但現在的情況是有人有意不講清楚,把它說成一個包羅萬象的概念,導致其成為偽科學意識形態滋生的土壤。

從這個角度思考,進化 「論」 歷史上的一個奇特現象就可以理解了,即幾乎所有的偽科學意識形態都用進化 「論」 和選擇概念進行自我辯護。假設某種意識形態稱自己是自然、社會或者歷史選擇的結果,如果這僅僅指它在興起之後,依靠宣傳甚至暴力獲得了一批人的支持並成為相對流行的意識形態,這還可以勉強算作科學研究中的事實陳述。但是它想傳達的肯定遠遠超過這些。它真正想說的是,自己的合法性得到了選擇和進化保證,得到了科學保證,所以人們應該接受它。按照我們之前的分析,這種說法屬於意識形態和偽科學的無稽之談。

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