達爾文主義2.0

2021-01-13 數學佬


在《物種起源》發表前,有一種與達爾文主義完全不同的進化論,法國生物學家拉馬克認為:生物在有生之年獲得的性狀可以遺傳給後代。因此,如果一隻動物為了生存而以這種或那種方式作出努力(嘗試跑得更快、跳得更高等),它的後代就能通過遺傳擁有改良的性狀(跑得更快、跳得更高)。


如果拉馬克的理論正確,那麼它將為生物體朝著更好方向快速且有目的地改變提供一種機制。


我的母親常說,她做家務要是有兩雙手就好了。如果事實如她所願,她的孩子生下來就會有4隻手!


相反地,達爾文的理論聲稱,由基因突變帶來的變化是盲目的,它們與生物體自身的需求或環境沒有關係。如果某種罕見的突變帶來了生存優勢,純粹是好運氣。達爾文認為,進化過程不存在定向進步,也不存改良的系統性機制。


如果大自然如拉馬克的理論,那麼進化過程會更快也更有效。然而,生物界早就摒棄了這種類似於「上帝之手」的觀念。然而,近期的一些實驗提出了質疑。


科學家萊文選擇了一種叫做真渦蟲的扁蟲,這些微型動物一端長著一個頭,上面有眼睛和腦,另一端長著一條尾巴。生物學家喜歡真渦蟲不是沒理由,它具有超級無敵的再生能力,即使砍成兩半也不會死,而是尾巴再長出一個頭,而頭則長出一個尾巴,變成兩隻真渦蟲。


萊文發現,真渦蟲的切口處具有獨特的電模式。於是他使用某種藥物破壞其電場。結果,真渦蟲頭被砍掉的那一半居然又長出一個頭!


他居然培育出了一個雙頭扁蟲,他甚至能培育出四頭扁蟲或四尾扁蟲。

更神奇的事情在後面。


實驗人員將雙頭真渦蟲那個多餘的頭切掉,你猜會怎麼樣?它會長回原來的一頭一尾嗎?


不,讓人驚奇的是,真渦蟲被砍成兩段,會長成兩個雙頭真渦蟲!


關鍵在於,這些怪物蟲子都有著相同的DNA,卻有著完全不同的性狀!


換句話說,真渦蟲將有生之年獲得的性狀通過遺傳傳遞給了下一代,這豈不是要打臉達爾文?


一隻被砍了尾巴的真渦蟲和一隻被砍了頭的雙頭真渦蟲具有完全相同的基因序列,也就擁有完全相同的再生能力。那麼它是如何告訴自己的殘軀:「再生一個頭」還是「再生一個尾巴」?


萊文認為,有一種「目標狀態」信息,被儲存在真渦蟲的某處,當它被可憐的腰斬時,它就會調出這個信息,恢復到被切斷前的狀態。


當然,這個信息存在哪裡,不知道。

類似的例子還有不少,它們都反映一個事實:性狀遺傳不需要改變基因。


沒人否認,自然選擇鼓勵適者生存。生物體顯示出變異,自然作出選擇。

但是,這些變異是從哪兒來的,適者到來如何發生?


因為簡單的數學概率計算我們就可以發現,地球45年壽命,生物35億年的進化時間,不夠產生今天這樣令人難以置信的生物多樣性。


大腸桿菌喜愛葡萄糖,但如果沒有葡萄糖,他們也可以勉強去利用「不合口味」的乳糖。


哈佛大學一個團隊做了個實驗,他們飼養一群已經變異了,已經失去代謝乳糖能力的大腸桿菌。但是,它們只能獲得乳糖這一種食物。研究團隊發現,有些餓壞了的大腸桿菌會自發突變為乳糖利用型。


就實驗本身,與達爾文主義不衝突。問題是,大腸桿菌的突變機率高得出奇,遠高於原始突變概率。


團隊很奇怪,陸續又做了多個類似實驗,結論是:這些細菌擁有突變熱點,能產生比普通基因突變速度快幾十萬倍的特異基因。它有利於細菌產生多樣性,突變很容易發生。


比如,當細菌侵入人體,就會與人體的免疫系統作戰,就會發生這樣的突變。


細菌具有可辨識的表面特徵,就像士兵的制服。人體免疫系統可以從制服辨認出病原體。能夠不斷更換制服的細菌顯然具有生產優勢。所以這樣的「制服基因」具有高度易變性。


還有一些細菌,它們能選擇性提升基因突變率。


還是一群可憐的大腸桿菌,它們有基因缺陷,不能合成某種胺基酸。它們只能依靠從食物中獲得這種胺基酸。


但是一個有基因缺陷的,飢餓的細菌會如何響應?細菌收到了「我需要胺基酸」的指令,但是有缺陷的大腸桿菌產生不了這種胺基酸。細菌感受到了這種危險,於是加快了特異基因的突變速度。


大多數的突變都會讓情況變得更糟,但在一群飢餓的菌群中,有一個成員幸運地發生了適當的突變,修復了基因缺陷,最終拯救了菌群。(其實不是拯救,而是別的細菌死掉了,而它的後代長成了整個培養皿)。

(我容易嘛)


我們知道,DNA的複製是極端可靠的,但是偶爾也會發生錯誤,這些錯誤大多數會被修復,但是不是所有錯誤都能修復。就像我們寫作業,我們需要草稿,如果我們做錯了,我們就會檢查草稿,發現錯誤點,然後修復錯誤。但是我們不可能永遠保存所有草稿,這樣我們的需要處理的信息量太大了,麥克斯韋妖告訴我們,信息處理是有上界的,於是有些錯誤的草稿被丟棄了,修復也就不可能。


這些錯誤,其實就是基因突變。


於是一個進化機制是,如果環境壓力變大(如飢餓),這些細菌體內就大量拋棄草稿,導致更多的錯誤不能修正,突變概率提高。不是所有突變都正確,但這已經交給自然選擇了。


當環境壓力減少了,這個機制就被回撥,儘可能保存草稿,減少錯誤的發生和提高修復,從而降低突變概率。


並且這個機制也可以進化,所謂可進化的進化


這個突變機制可以被視為達爾文主義的詳盡闡述,這就是「達爾文主義2.0

舉個不恰當的例子。


某天我們被困在一間房子裡,著火了,我們需要突圍


當然最佳方案是事先記住逃生通道,可惜我們沒有。於是我們就會各個試錯,朝著不同的方向摸去,比如有12個窗戶,我們就朝著12個窗戶摸去,總有一個人能衝出去


當我們有更多的火場逃生經驗,我們甚至可以根據煙霧方向大致估計出口位置,提高生存的機會


當我們身處一間安全的房間,我們就會關閉瞎闖的機制,而是按部就班進門、脫鞋、問好、坐下、喝茶。


生命可能更像一條陡然上升的學習曲線,生命不僅是DNA和化學,還保留了過去的信息。

長按下面的二維碼就可以關注我們哦!我們致力於讓您不討厭的數學

如果覺得有趣,點個「在看」




相關焦點

  • 美國:正在踐行達爾文主義
    平均每年有2.7萬到7萬人。沒有任何東西被關閉,生活和經濟都在繼續。此時此刻新冠病毒的確診病例是546個,22個死亡。想想吧!」美國媒體注意到了他的這個帖文。美國《國會山報》就認為川普這是想通過對美國新冠病毒疫情輕描淡寫,來緩解市場下跌的壓力。
  • 《機器中的達爾文主義》:全球智能的進化
    ……喬治·戴森的《機器中的達爾文主義》一書,講述了人類踏入數字時代的漫長歷史,從中或許能夠找到上述問題的答案。 從霍布斯描述的「利維坦」巨獸到分布式計算與博弈論,從圖靈參與設計的「巨人」計算機到馮·諾依曼提出的電子計算機和自動化理論,在《機器中的達爾文主義》一書中,喬治·戴森全面回顧了信息革命的完整歷程。
  • 論考茨基思想中的達爾文主義及其影響—以《唯物主義歷史觀》第二分冊為例
    客觀上,全書的行文邏輯就是在評述達爾文觀點基礎上對其進行局部的修正(即使批駁,也很多運用的是達爾文主義的方式),進而用修正過的達爾文主義來論說唯物主義歷史觀。例如,考茨基所指的人是達爾文主義視域中深深地保留了動物痕跡的人,而他的唯物主義歷史觀則是透過達爾文主義的鏡片折射後的形態。考茨基閱讀中的博採眾長導致了他理論發軔期的駁雜和矛盾,這有待於之後的理論工作將之消化與整合。
  • 達爾文主義適用於人類社會嗎?
    社會達爾文主義講的是物競天擇,適者生存,弱肉強食,自然淘汰,理論上是沒什麼大毛病,尤其是放在大自然的進化過程當中,但放在人類社會,就是完全的荒謬和錯誤,回顧當年納粹的種族優越論,對猶太人以及以納粹的標準是劣等民族的人,猶太人可以被理所當然被消滅、人為淘汰,而沒有絲毫負罪感,因為納粹的行為有理論依據,就是達爾文主義被應用到了人類社會,
  • 達爾文主義是如何影響科技、設計的? | 賽博朋克進化論
    這一期將從科技和時尚層面出發,探討達爾文主義是如何影響賽博朋克社會的。  賽博義體:科技與自然選擇 賽博義體和達爾文主義在很多方面是緊密相連的。 在賽博社會中,擁有賽博朋克義體的人有獨特的優勢,從而變成在群體中「更能適應」的個體。
  • G.梅裡奧 | 尼採、達爾文,和達爾文主義
    這個問題此外也是朗熱為達爾文主義所寫的章節核心,它的確切標題是「達爾文主義與目的論」。朗熱區分了真假目的論。假目的論,如愛德華·V.哈特曼(Eduard v. Hartmann)的目的論,要求的是精神秩序的最終原因。它是「沉重的、神人同形論的」。真目的論是達爾文的目的論。它是在自然中運作的,而自然的演化服從的是一些科學所要揭示的法則。
  • ——美國人眼裡的國際達爾文主義
    如果要從「原罪」上解釋美國為何如此熱愛戰爭,那就只能從美國人信奉的國際達爾文主義裡找答案了!達爾文主義,本來是用來解釋生物界發展演變的!這個主義,的確很牛,一下子,就說清了人是怎麼從猴子變成人的!但在西方白人眼裡,尤其是現在美國的政治精英戰略精英那裡,他們最喜歡的是,用達爾文主義解釋了為什麼狼可以吃肉,為什麼老虎可以獵殺其他動物當作自己的美餐!
  • 俄媒:中國反對社會達爾文主義
    俄羅斯《論據與事實》周報3月19日文章,原題:中國反對社會達爾文主義。新冠病毒讓人們想起了什麼? 新冠病毒疫情已經覆蓋了150多個國家,這場危機提供了一個很好的談論各國領導人如何應對這一威脅的理由。
  • 精緻的達爾文主義——恩斯特•邁爾和他的進化論闡釋
    2005年2月邁爾以百歲高齡在哈佛逝世。他被譽為「達爾文的後裔」、「二十世紀的達爾文」,此兩項稱號,邁爾可謂當之無愧。邁爾之有似於達爾文,不僅在於他們都以博物學家出身,都精研鳥類,都以撰述深刻清晰見稱,更在於前者幾乎完全服膺於後者的理論,並能有所增益。邁爾實際上「重新發現」了作為革命性思想家的達爾文,並且仔細清理出達爾文所持的理論邏輯架構。
  • 儒家與達爾文主義.
    可悲的是即使在當今社會,社會達爾文主義也是大行其道,造成社會達爾文主義與共產主義的意識形態奇怪地並存。尤其在大學生群體內,在現在的教育體系下,相當一部分大學生毫無疑義的信奉了「弱肉強食」。
  • 從1900年開始,當反猶主義和社會達爾文主義結合時,德國變了
    1900年,著名作曲家華格納的女婿,休斯頓.斯圖爾特.張伯倫,出版了一本書《19世紀的根基》,在這本書中,他第一次把猶太人稱為全人類的威脅,不像他同時期及以前的反猶主義者,僅把猶太人當成邊緣群體加以鄙棄,也是他,第一次試圖用各種根本不存在的證據,否定耶穌是猶太人,此外,他為後來的反猶主義者提供了一個全新的視角——把種族主義和社會達爾文主義融為一體。
  • 新京報:「經濟優先」策略 加劇美國社會達爾文主義
    來源:新京報原標題:「經濟優先」策略,加劇美國社會達爾文主義社會達爾文主義在美國疫情期間大行其道,但新冠不會「看人下菜碟」,任憑犧牲生命去保經濟,經濟最終也不會「高枕無憂」。截至北京時間5月14日,美國累計確診超過138萬例,累計死亡超8.3萬例,單日新增病例超2萬例。把視角從宏觀數據聚焦到個體之上,會發現受到疫情影響最嚴重的群體,一是老人,二是小企業。但這二者在美國未必得到了足夠的關注——部分政客鼓吹「老年人願意為了拯救國家而犧牲自己」;所謂的「經濟至上」也更像是「大企業」「上市企業」至上。
  • 俄媒:疫情提醒人們什麼是社會達爾文主義,中國反對社會達爾文主義
    俄羅斯《論據與事實》周報3月19日文章,原題:中國反對社會達爾文主義。新冠病毒讓人們想起了什麼? 新冠病毒疫情已經覆蓋了150多個國家,這場危機提供了一個很好的談論各國領導人如何應對這一威脅的理由。1月底,當新冠病毒在中國的流行勢頭猖獗時,中國採取的措施遭到西方國家的尖銳批評。到3月中旬,中國的措施取得了成果。
  • 0是不是2的倍數 0是2的倍數嗎
    大家都知道倍數的概念,因為這是數學裡最基本的概念,那0是不是2的倍數,對於這個問題,相信大家還有所疑惑,接下來一起學習一下吧。 比如14能被2和7整除,所以14是2和7的倍數。因此,一個數除以另一數所得的商也可以用來看是否為倍數。一個數的倍數有無數個,也就是說一個數的倍數的集合為無限集。0是任何非零自然數的倍數。《九年義務教育六年制小學數學》第十冊中,關於「數的整除」及「約數和倍數」的定義並未做任何改變:「因為0也能被2整除,所以0也是偶數」。
  • C羅2球尤文2-0完勝 巴薩0-1不敵馬競 熱刺2-0曼城 拜仁連勝終結
    昨夜今晨,歐洲足壇迎來多場焦點比賽,拜仁主場1-1多特蒙德,科曼破門;皇馬客場同樣與比利亞雷亞爾戰成1-1;熱刺主場2-0曼城,孫興慜得分;C羅梅開二度,尤文圖斯2-0卡利亞裡;B費點球破門,曼聯1-0西布朗;巴薩0-1不敵馬競,卡拉斯科制勝球。
  • 0℃!-1℃!-2℃……
    >  繼續看天氣     11月25日 星期三  多雲轉晴0℃~8℃相對溼度:30%~60%偏北風5~6級陣風7級  周三我市雖然天氣轉晴,但是由於新一股冷空氣的靠近,上午前後我市風向將會轉為偏北風,風力較大,陣風風力可達7級,市區的最高氣溫將會止步於8℃附近,夜間的最低氣溫將會降到0℃左右,由於白天降溫過程就將鋪展開來,傍晚下班期間氣溫偏低,大家早晨出門應注意添加衣物。
  • 甲醛0.2~0.3可以入住嗎
    有人問到,甲醛0.2~0.3可以入住嗎?接下來小編就給大家講解下。一、甲醛0.2~0.3可以入住嗎甲醛0.2~0.3不可以入住。這個數值已經屬於甲醛超標,如果人住進去,有可能會引起身體不適。二、甲醛多少可以入住根據室內空氣品質標準相關規定,室內空氣甲醛限值為0.10mg/m。如果家中有孕婦和小孩,室內甲醛濃度標準應該在0.06mg/m 以下。
  • Substrate 2.0 來了!
    數十個實時區塊鏈已經在運行 Substrate 2.0,包括 Polkadot[1] 和 Kusama[2],以及 Polkadot 生態系統中的一系列其他專用區塊鏈。為什麼要使用 Substrate?有了 Substrate,runtime 就是你的區塊鏈畫布,為你提供最大的自由,可以完全根據你的應用程式或業務邏輯創建和自定義區塊鏈。
  • 《和平精英》沙漠2.0彩蛋在什麼地方 沙漠2.0彩蛋一覽
    導 讀 和平精英沙漠2.0彩蛋在哪?
  • 北鬥定位2.0版
    ◎ 科技日報記者 張佳星1.0版解決快的問題,2.0版解決又快又準的問題,是1.0基礎上的一個巨大升級!基於北鬥2號、北鬥3號全球衛星導航系統,全新發布的北鬥高精度定位服務平臺(北鬥定位2.0版)能夠實現秒級定位、定位精度提高到1.2米(裝配車載天線時精度可達到亞米級),而1.2米的高精度意味著車道級定位得以實現。