生物迷云——蚂蚁,黑洞,棘轮

引言:自然界中的一切生命都从一个单独的细胞开始。从树木到水母再到人类,各种令人眼花缭乱的形状和结构,都能从这一个细胞发育出来。甚至连整个纷繁复杂的生物圈也可以理解为是由一个古老的细胞分裂变异所形成,然而我们对这种过程熟视无睹,觉得理所当然,完全没想到这有多么不同寻常。

前言:正所谓“道生一,一生二,二生三,三生万物”,自然界中再复杂的系统也不过有简单的单元按照道的法则糅合而成,在一个混沌的系统中保持相对的稳态,观察蚁群中的生物行为与胚胎发育的过程,每个个体都在通力合作,才最终形成令人咋舌的复杂系统,个体并非自私的,基因也非自私,作用于群体的选择,必须集聚每个个体的智慧才有可能在残酷的自然选择中生存下来,同时观察人与肠道菌群相互共生的关系,可以看到每个个体都是一个开放的系统,个体与个体之间通过利他作用相互连接形成一个跨物种的超组织体,同样观察植物的它感与自毒,植物的根际效应同样可以看出封闭的体系是不存在的,每个个体都通过“涟漪”作用影响着生态系统的发育。

蚁群算法:集体创造智慧
一直以来,我都醉心于真社会动物的组织结构,它们是如此的与众不同,不同于一个奔跑的鹿群就是一群奔跑的鹿,它们不但聚居成群,合作照料相互的后代,子代亲代之间有重叠,甚至连繁殖都要分工,目前已知的真社会性物种大概有17000种,其中绝大部分都是蚂蚁,少数是蜂,另外还包括2种哺乳动物,裸鼹鼠和达马兰鼹鼠。
群体中不同的单元具有复杂的分工行为,《自私的基因》和相关行为的研究叙述已近十分透彻,故不在此重复叙述。通过观察所有的真社会动物的行为可以发现几乎所有的真社会动物都具有群体性的筑巢行为,并且巢对每个个体都起到了十分重要的作用,限于研究材料,这里以白蚁为例。
白蚁是一种臭名昭著的群居动物,他们啃食木材,对人类建造的房屋造成严重的伤害。但是,他们除了强大的破坏力之外,也具备惊人的建造能力。白蚁巢是比起自身高大许多倍的建筑,能够容纳成千上万的白蚁。巢的结构也十分复杂,具有良好的通风和空气调节功能,有螺旋式的通道,有精美的蚁后宫室。还能保护它们免遭天敌伤害。[1]某些白蚁会用自己的粪便筑巢,而且常会在其中混入其他材料。比如有些白蚁会在粪便中植入大量放线菌(Actinobacteria)。放线菌能产生抗真菌化合物,帮助它们抵御致命的真菌。[2]在非洲大白蚁(Macrotermesbellicosus)的巢穴中,白蚁会在巢穴内种植、食用蚁巢伞菌(Termitomyces fungi)。在“菌圃”周围,会有一些尖顶的“塔”,“塔”周围分布着许多小室,供工蚁甚至蚁后居住;而在这些小室的外围,还有一圈未被使用的小室,这些小室的表面十分坚固,并有很多空洞,以便让空气进出,同时阻止天敌入侵。[3]
通过比较多种不同的白蚁,可以发现其中有部分结构是一致的,这就可以说明这些巢穴并不是“缺乏智慧的生物进行毫无逻辑的创造,最后产生的集体性结果”。如果把白蚁比作建筑工人的话,设计这样一个复杂的蚁巢,非得有足够聪明的建筑设计师才行,另外还需要有包工头将他们分组并分配好任务。但是实际上,白蚁社会中并不存在这样的设计师和包工头。他们完全凭借自己针尖大的大脑,在没有领导者和组织者的情况下,就完成了这样一个复杂的建筑。然而一只白蚁可能一生也不可能把整个巢穴溜达一遍,那么真的有必要或者可能在自然选择的作用下将整个蚁巢的储存到一个个体或者说是基因中去吗?显然这是没必要也不可能的,那么就可以说明有一种非生命规律在指引着这群白蚁进行有规律的的活动。
真社会动物中通过释放信息素(参考附录),物理因素或行为(例:蜜蜂的舞蹈),不断的影响着其他个体的行为,例如蚂蚁通过其他蚂蚁残留信息素的浓度来确定寻找食物的路径,信息素对整个蚁群社会起到了至关重要的作用,每个个体释放的信息素就犹如平静水面扔下石头荡起的涟漪,不同个体产生的“涟漪”按照物理扩散模型激荡在一起形成了波涛汹涌的信息素海洋,每个个体就按照信息素形成的图谱进行有规则的活动,信息素不仅影响了个体的行为表达甚至可以直接影响到其基因的表达,例如将意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)和“杀人蜂”( Apis mellifera scutellata)的两组新生的幼蜂分别放入了另一亚种的蜂巢中。被收养蜜蜂的阵列数据还随着年龄的增长而与收养它们的蜜蜂的阵列数据越来越相似。与此同时蜜蜂的行为也发生了变化,它们的性情变得与同巢伙伴一样。[5]通过计算机对信息素进行模拟,已经可以得到简单的蚁巢模型[6],例如在建造蚁后居住的椭圆形的“皇宫”,它似乎会释放出某种信息素,以免工蚁在离自己较近的地方筑墙。所以工蚁会在稍远一点的地方筑起一圈围墙,墙体与蚁后的距离始终保持一致。
上面关于蚁巢的例子说明复杂系统可以由简单机制构成,白蚁只要根据释放信息素的浓度和种类就可以激发基因中关于筑巢的记忆按照简单的排斥吸引进行筑墙位置的确定,按照信息素扩散的物理规律就可以搭建整个蚁巢,这可以用来说明为何这些真社会动物会演化出群体效应,即孤体在没有群体的帮助下无法自我筑巢或筑的巢无法抵抗环境压力因此在自然选择的效应下被抛弃,而群体效应则被保存下来。
蚁群算法是一种用来在寻找优化路径的机率型算法实现通过大量的简单个体完成复杂的任务。其灵感来源于蚂蚁在寻找食物过程中发现路径的行为。各个蚂蚁在没有事先告诉他们食物在什么地方的前提下开始寻找食物。当一只找到食物以后,它会向环境释放信息素,该物质随着时间的推移会逐渐挥发消失,信息素浓度的大小表征路径的远近来实现的,吸引其他的蚂蚁过来,这样越来越多的蚂蚁会找到食物。有些蚂蚁并没有象其它蚂蚁一样总重复同样的路,他们会另辟蹊径,如果另开辟的道路比原来的其他道路更短,那么,渐渐地,更多的蚂蚁被吸引到这条较短的路上来。最后,经过一段时间运行会出现一条最短的路径被大多数蚂蚁重复着。[7]
蚁群的智能,就是这种通过简单生物的简单逻辑组成的群体所体现的智能。蚁群很复杂,但是蚂蚁很简单,而我们能够实现蚂蚁的智慧,也就实现了蚁群的智慧。同理,使用蚁群智慧寻找食物的概率要远远高于蚂蚁随机寻找食物的概率,因此蚁群保留下来,而蚂蚁这被淘汰。
可见蚁群的生存能力要远大于同等体积的蚂蚁集群,蚁群中通过信息素复杂的调控可以实现大规模的计算能力与极强生存,这就不难解释为什么蚁后要无休止的繁殖,生育能力低的后代由于不具备这样的生存能力所以被淘汰,而生育能力高的由于后代的群体效应而被保存下来。
表面上看一个蜂群通常只能产生少数几个可育的后代与一只蜜蜂繁殖抚育少数几个后代基因的遗传效应是相同,但是通过社会模式可以使得具有繁殖能力的个体获得更强的生存能力,因此这种社会模式在自然选择中保留下来。

正常的蜂群,工蜂安静,工作有秩序。蜂王产卵积极。原因是蜂王自身的某些外分泌腺不断分泌外激素,通过工蜂对蜂王喂食,及蜂王在巢脾上的爬行,使蜂王分泌的外激素充满蜂群,工蜂便感知到蜂王的存在。蜂群一旦失王,蜂王分泌的外激素便很快在该蜂群中消失。几十分钟后,蜂群便会出现不安情绪,工蜂会在巢内和巢门口寻找蜂王,巢内正常工作秩序被打乱。[8]这时续在养蜂中保留想这个蜂群,就介台或介王,不想保留这个分群或没台没王,就把这个小群合并到大群里。[9]经过上述过程可以发现蜂群的信息素在对蜜蜂的分工起到了重要的作用而与蜂王的遗传信息无关,这个过程是不符合情缘选择的,工蜂的利他行为是受到蜂王的控制,而不是一种自发的行为。同理,新旧更替,老蜂王分群后,原来蜂巢中遗留的老工蜂仍旧会照顾新产生的蜂王的后代,即使老工蜂与新蜂王后代的遗传信息并不那么相近,实际上亲缘关系很近根本就不是利他行为产生的原因。汉密尔顿不等式在绝大多数情况下根本就不成立。许多个体同居一处并形成分工,这在很多情况下都有利;而这样的合作并不是因为个体间的亲缘程度而产生的。于此同时,自然界很多亲缘关系极近,甚至根本就是采用克隆生殖的物种,并没有产生真社会性;相反,一些在亲缘关系上并无特殊之处的物种却反而有高度发达的真社会性。
对于工蜂来说他们只是按照表达的遗传信息完成他们的一生,并不存在利他或者利己,一切都是自然规律,就好像胚胎分化一样只是一个从随机选择到有规律发育的过程,所谓的“社会性”只是可育个体为了适应环境建造的有机机器,这台机器不可以自我复制但并非没有意义,在保护遗传因子的同时利用群体的智慧与环境中的其他机器发生相互联系,例如大量的蜜蜂可以利用“蚁群算法”最优的为大量的植物授粉,植物的生长好坏又直接影响到蜜蜂寻找食物的难度,对于一群没有组织结构的蜜蜂,就会出现有的地区花粉未被采集的情况和大部分地区植物未授粉的情况,假设第一种情况植物保存稳定,第二种随着植物的消退蜜蜂的数量也越来越少最后伴随着虫媒植物的消亡而灭绝,所以蚁群的出现,有可能是自然选择作用于生态系统层面的选择,将整个蚁群看成一个单体就不难理解这种社会形态产生的原因,至于蜂群内为何会产生分工现象会在共生际系中说明,这样世间万物都是存在关联的,联系的结果是在混沌中寻找到稳态。

混沌系统:变化中的稳态
1932年,俄罗斯生物学家乔治•高斯(Georgii Gause)提出 “竞争排斥理论”:任何一个环境的物种数,不会多于此生态可承受数目,这也是一种谋生的途径。如果两个物种尝试竞争同一个生态环境,那么根据自然选择理论,其中一种会胜出,另一种被淘汰。[1]然而将此理论应用于浮游生物,则出现了矛盾——生态资源是有限的,而物种却是多样化的。要解决这种矛盾,还得归功于混沌理论。
数学家在 20 世纪 60 年代发现,传统的观点使我们完全忽略了另一种更令人困惑的现象——混沌。这种现象极其不规则,呈现出随机性,但这一现象本身并非随机的。[2]
看起来,这种奇怪的现象似乎在自然界中不存在,但事实却正好相反。无论何时,当系统出现将材料混合在一起的动力——就像为了将配料混合在一起而揉面团时,混沌现象就会出现。只图简洁的话,混沌现象貌似是奇特的。然而在自然界中,那些简洁的问题才是罕见的,自然界不需要它们。
混沌理论解决了海洋中多种浮游生物共存的难题。混沌理论允许一定的范围内的无规则波动,无规则的波动让不同的物种在不同的时间利用相同的资源,除非其中的一种战胜或者消灭了其余物种,否则它们会轮流使用同一资源,因而也就能够避免正面冲突。
可见生物们不都是“自私”的,不同的物种之间能够进行有规律高效的能量利用,就像春天来临,树木还没有起到遮蔽的作用,这是树下的林草就可以在早春生长开花,攀援植物对光的高效利用都是这种混沌理论的表现,在自然界中争斗总是少见的,因为争斗是浪费资源的表现,物种竞争的结果伴随着资源的枯竭(双方掠夺资源的能力都在增加,或者一方获胜照成过渡的繁殖),物种多样性的调控从而形成生态位的分离这是符合生物进化方向的。
如果把一定地区的物种按时空关系看成一个整体(第四章我把这种结构称为共生际系或超组织体),那么这个集群进化的方向是使得这片区域的资源的到更为有效的利用,至于物种之间的关系是在这个规则的指导前提下从混沌到一个有组织的过程,所以我认为自然选择应该作用于群落层面从而导致群落内部资源的相互整合。

共生际系:个体的生物圈
一直以来我们都以为进化的方向是让每个个体变得完美无缺,但是自然的选择总有些让人失望,不仅没有进化出一些超人般的能力,甚至情况可能越来越糟,例:维生素C在生物体内具有十分重要的意义。但是某些动物,比如灵长类、荷兰猪以及某些蝙蝠和鸟类,它们已经彻底失去了合成维生素C的能力。所以那些富含维生素C的食物(比如水果)一旦供给不足,我们的免疫系统就会变弱——更别说极其缺乏时我们还会得坏血病了。1951年的时候,生物学家威尔顿•克鲁格曼(Wilton Krogman)给这些败笔起了个名字,叫做“人类演化的伤疤”。然而与其将其看做是进化中的败笔倒不如看做是自然给予的恩赐。
每一个人的身体中大概有500-1000种不同种类的细菌,他们在成人体内可繁殖出大约100万亿个体细胞——大约是一个人全部体细胞的10倍。[1]其中肠道菌群最为出名,和人体健康有着极为密切的联系。首先,肠道菌群的存在能通过自身屏蔽和影响机体免疫系统,阻止病原菌入侵人体。
其次,肠道菌群对肠道自身具有调节和营养作用。再次,近期的多项研究表明,肠道菌群和人体的代谢疾病具有重要关系。更令人惊奇的是,还有证据显示,肠道菌群的结构变化甚至可以影响机体的行为模式[2]。
从以上各方面可以看出,肠道菌群,这个陪伴我们一生的生物构造,其功能更像是一个影响到机体各个方面的“器官”,这个器官的正常与否,对人体的健康程度有着重要影响,而我们对它的了解才刚刚起步。毫不夸张的说,肠道菌群,是我们体内一个尚未被认识的器官,而对它结构和功能的研究,对治疗疾病和开发新的治疗方式具有重要的意义。
维生素作为一种对生命代谢十分重要的微量物质,就像氨基酸,核苷酸一样是生命活动必不可少的必不可少的。原始生命可以自己合成维生素,但有些物种却失去了这样的能力——比如我们人类。不能自己合成维生素的物种,必须依靠其他物种才能取得维生素,由此在物种间形成一种复杂的维生素传递网络。
共生际系是一个很广泛的现象,不仅在动物中,在植物的生长活动中同样可以观察到微生物与植物“亲密无间”的关系,根际一词是希尔特纳于1904年提出的,指植物的根表以及受根系直接影响的土壤区域[3],它们和植物间是互生关系,与植物根系相互作用、相互促进。微生物大量聚集在根系周围,将有机物转变为无机物,为植物提供有效的养料;同时,微生物还能分泌维生素,生长刺激素等,促进植物生长。在植物生长过程中,死亡的根系和根的脱落物(根毛、表皮细胞、根冠等),以及根系向根外分泌的无机物和有机物是微生物重要的营养来源和能量来源;同样由于根系的穿插,使根际的通气条件和水分状况优于根际外,从而形成利于微生物的生态环境[4]。
以上现象就可以表明,进化的方向并不是让每个物种的能力变得越来越强,并不是将所有的功能都聚于一体而是与其他的有机体相互联系从而让功能均分,让每个有机体都最大效率的完成自己的工作,就好像很久以前就出现为动物提供食物的自养的植物和为植物传播授粉动物以及消化死亡个体促进循环的微生物,缺少任何一个有机体都将导致这个循环无法完成(实际上为植物授粉并不是动物产生的原因,授粉行为是在被子植物产生之后才发生的,动物产生的原因只是恰好在一群自养生物中间发生随机的突变,恰好能够更大效率的利用能量,从而这种“懒惰”的基因就被保留下来,最终正如《自私的基因》中所说的是一个循环反复最终按照一定比例保持下来的稳态,分解者则直接收死亡个体数量限制而进行调控),同样蜂群的形成也通过不停的比例调控从而在分工效应下形成一个稳态保持下来,这就不难解释但一个蜂群数量达到一定数量时要进行分群,一个蜂群为何不能容纳两只蜂王(两只蜂王释放的气味不一致会照成蜂群的混乱),单体通过不断的与其他有机体发生作用,从而在“共生际系”层面进行自然选择,选着的结果是使得功能变得越来越单一,群体的效力变高,而个体这变得越来难以生存,就好像我们离开了菌群几乎就不能生存一样,因此作为一个进化越高层次的物种它的功能是变得越来越单一的,所需要的能量越少,单元的熵降低,是一种更有效利用环境资源的办法,与此同时大至将“共生际系”作用放大到整个生物圈,这就是自然之所以美丽而繁华的原因。
生命进化的方向是一个变得越来越开放的过程,世间万物总是被有机的联系在一起从而形成一个稳态,外界的联系对人类的影响远比想象的要深远,因此保护物种多样性就变得尤为重要,要不然不用等到最后一个物种灭绝,只要这个“生态网”破落到一定程度就会对人类照成重大的影响。

图灵斑纹:基因不是全部
在这个世界上,个体与个体之间都在不断的发生联系,这其间关系是复杂的,例如,蚁巢的建造,胚胎的形成,物种的多样性,生态圈的形成这一切看上去都是如此的晦涩难懂,好似一个暗盒令人摸不着头脑,但实际上一切的生物行为也不过是遵循宇宙永恒不变的真理,生物并非能够自主的建造联系,联系是永恒的,生命系统所起的作用改变建造这种联系的参数。这节通过介绍胚胎发育来说明如何在繁杂的混沌中寻找简洁的表达式。
世间万物如此变幻多纷,是什么决定了它们形态的形成,从树木到水母再到人类,各种令人眼花缭乱的形状和结构,都是从这一个细胞发育出来。一个答案说,这都记录在DNA里。通过研究一些奇特的变异现象,比如苍蝇在应该长触角的地方长了腿,生物学家已经确定出了发育过程中涉及到的许多基因。毫无疑问基因在对生物的形态建成与表达方面起到了决定性的作用,但对基因组的了解并不会告诉我们关于生物的什么信息。关键是了解基因组怎样对生物体起作用的这个过程。基因如此重要以至于生物学家被基因迷惑住了,他们基本止步于此,甚至没有留意到这里还有个关于形态的问题。那么基因就是全部了吗?显然不是这样的,我们已近知道在环境在不改变基因的情况下同样可以影响到生物的表型,例:同卵的双胞胎他们的长相行为并不是完全一致,温度可以改变玳瑁龟的性别,随着全球变暖已近导致了海龟的性别比例,所以说基因并不是全部,理化因子同样起到了至关重要的作用,甚至远超过基因表达对生物表型的影响,毕竟理化规律组成了我们的世界,就算是生命也必须遵守。
一直以来,野生动物无以伦比的美丽吸引了无数画家、音乐家和作家驻足赞美,西伯利亚虎的力量和优雅,大象的体型硕大,长颈鹿的风度翩翩,还有斑马那神秘而美丽的条纹。这些生物都是由一个细胞(受精卵)发育成的,但要把大象浓缩到一个细胞里,可能吗?
答案自然是不行的,就像蚂蚁无法将蚁巢的信息浓缩到遗传物质中,同样无法将大象浓缩到一个细胞,你只能将构成大象所需的信息注入一个细胞之中。但是,不是光注入就行了,你还需要将这些信息进行合理的排列组合才行,这就需要用到其他的东西。而这些东西必须是不需要储存了,却能够稳定存在的,这就是宇宙万物必须遵守的法则,生命并不是封闭的,而是与整个宇宙都密切相连。
例如:即使分子生物学研究清楚了各自是什么基因编码熊猫的黑毛、白毛,熊猫身上黑白相间的条纹这种样式如何形成依然无法解释。但我们可以通过相关的理化规则来分析它。1952年。被后人称为计算机科学之父的著名英国数学家图灵(A.M.luring)把他的目光转向生物学领域。他在著名论文“形态形成的化学基础”中,用一个反应扩散模型成功地说明了某些生物体表面所显示的图纹(如斑马身上的斑图)是怎样产生的。可以设想,在生物胚胎发育的某个阶段,生物体内某些被称为“形态子”的生物大分子与其他反应物发生生物化学反应,同时在体内随机扩散。图灵的研究表明,在适当的条件下,这些原来浓度分布均匀的“形态子”会在空间白发地组织成一些周期性的结构,也就是说,“形态子”在空间分布变得不均匀。而正是这种“形态子”分布的不均匀性引起了生物体表面不同花纹的形成。[1]在接下来的数十年中,编码形态发生素的基因被发现了。通过鼓捣这些控制形体蓝图的基因,生物学家也取得了一些成就——比如,如何把一朵花产生花粉的器官变成花瓣。[2]
熊猫的黑白相间条纹是斑图(Pattern),符合图灵方程(reaction-diffusion,反应扩散方程)。就是说,熊猫在子宫里发育的中期,决定皮肤颜色的(毛囊)的生物化学物质(色素、形态素)已经按图灵方程生成了黑白相间的条纹。斑图是非线性物理学的分支,不同尺度的斑图都可以用图灵方程分析,如宇宙物质分布、星系结构、沙丘形状。同样的道理,斑马、金钱豹、老虎、荷斯坦奶牛、小丑鱼、金环蛇、银环蛇等毛皮上斑纹的形成都遵循同样的方程。[3]
在2003年的一项研究中,瑞士伯尔尼大学的克里斯•库勒迈尔(Cris Kuhlemeier)及其同事,在拟南芥的PIN1蛋白上添加了荧光标记。他们发现,这种蛋白在一些细胞的末端聚集成斑块,这些聚集点正是细胞中最靠近后来生长出叶片位置的地方[4]。这表明,PIN1蛋白分子正在把生长素向应该长叶片的位置输送。
英国牛津大学的发育遗传学家米尔托斯•桑第斯(Miltos Tsiantis)和他的同事们已经证实,拟南芥的叶片在生长素浓度峰值处会形成突起,在另一种据认为会抑制生长的分子的峰值处形成缺口。他们的研究以及建立的模型证明,简单的反馈回路,包括通过PIN1蛋白输入生长素,可以使叶片边缘产生出交替的生长素和生长抑制素峰值,从而形成锯齿状外形。[5]依据一些简单的规则,计算机模型已经可以产生出整齐有序的虚拟叶片。改变模型的参数也能产生出不同的叶片排列方式。
在2012年发表的一项研究中,科恩的研究团队把拟南芥叶片中的一些细胞用荧光标记出来,然后通过显微镜仔细观察该处组织如何生长。之后,他们设计计算机模型,尝试对观察到的变化做出解释。该团队已经能够用模型来重现这种生长模式。在该模型中,叶片组织知道应该向哪个方向生长,而且有能力以不同的速度生长。调节该模型的参数,例如,改变一种蛋白的含量,可以产生出一系列与天然叶片类似的形状,包括椭圆形和心形。[6]
从上面的例子可以看到组织的形成并不需要像一个手工艺人一样矫揉造作,组织可以通过规则自发的发生,就好像雨滴落到地面汇聚成为湖泊河流,没有人将雨滴拾起拼凑到一起,它们就这么自然而然的发生了,同样,有机物质可以按照电荷的规律构成细胞,把每个细胞看成个体,我们形状同样是在自然的规则下自发的组装完成的,就像蚁巢的建造一样,通过每个个体简单的行为就可以实现大规模的复杂系统。
这就不难解释为什么许多动物看上去都是相似的,进化生物学将其解释为趋同进化,然而许多环境毫无相似之处的生物仍然表现多少的相似性,要改变一个计算结果的方法显然只有两种,一种是改变计算方法,另一种只要改变带入参数就可以做到,对于一个生物体来说记住参数总比记住整个方程要容易的多,所以在自然中你很难找到一些奇形怪状的生物,比如大多数人的心脏在左边即使完全的镜像对称对生物的生存能力不会照成太大的影响(1788年的一天,Hunterian School of Medicine 的学生在解剖一具尸体的时候发现了一件令人震惊不已的事情。死者的生理结构和普通人的结构呈镜像对称——他的肝脏没有长在身体的右边而长在了左边,心脏曾在他的右侧跳动而非左侧。[7]),但是大多人的心脏都按照规定好的一样长在了左侧,并且这种现象与遗传学无关。在对一个复杂系统进行组织时,我们只要通过简单的输入参数就可以得到复杂的结果。这种方程的对表型的作用要先与自然选择对表型的作用。因此多细胞生物的产生的原因可能是通过变异满足了组织形成的方程,一旦个体间开始连接就会出现所谓的Stigmergy效应,从而加剧了这种连接最终导致了复杂组织体的产生。

总结:世间万物,从一个细胞,个体甚至是一个系统都是一个按照规律自组织的过程,这个过程是一个由混沌到稳态的过程,这个过程的结果是更好的与环境相适应。这个过程离不开每个个体在其中所起的作用,必需依赖每个个体的相互配合,基因是无私的,它明白该如何与其他基因协调才能实现组织利益的最大化。

目录:
蚁群算法:集体创造智慧
图灵斑纹:基因不是全部
混沌系统:变化中的稳态
群体选择:基因并非自私
共生际系:个体的生物圈

脑图:
总观点:有规律的连接是世界的本质
------------------------------分观点-------------------------------

蚁群算法:集体创造智慧
1.复杂系统由简单机制构成
2.亲缘选择是错误的
3.真社会动物的利他行为是社会分工的表现
4.大量的简单个体可以完成复杂的任务
5.真社会动物是一个超个体
6.大量的简单个体可以提供最佳解决方案

图灵斑纹:基因不是全部
1.生命按照物理规律来建造
2.基因不提供反应方程只提供反应参数
3.生物的趋同进化是因为反应方程一致
4.生物的突变现象是由于反应参数改变
5.自然选择是为了求最优解
6.单元总是相互影响,生命是系统的
7.形态的建成是一个自组织过程

混沌系统:变化中的稳态
1.简洁的问题是罕见的,混沌才是自然的常态
2.简化问题往往取得与事实相反的结果
3.物种间的作用是巨大的
4.虽然世界是复杂的,但是依旧可以找出稳态的规律
5.混沌产生多样性

共生际系:个体的生物圈
观点:
1.脱离系统的单元无法生存
2.单元是开放的,随时与其他单元连接
3.生物进化的结果是连接越来越强
4.生物进化的结果是自熵越来越低
5.生物进化的结果是孤体越来越生存力降低
6.生物进化的结果是建立更稳定的个体生物圈

*说明:本来打算写《自然选择与自私基因、利它行为和协作》的于是看了道金斯《自私的基因》这本书,看到《第十章 你为我瘙痒,我就骑在你的头上》中讲到了情缘选择,即个体通过帮助亲缘相近的亲属从而将自己“自私的基因”遗传下去,但是这显然是一个很牵强的理论,因为自然界很多亲缘关系极近,甚至根本就是采用克隆生殖的物种,并没有产生真社会性;相反,一些在亲缘关系上并无特殊之处的物种却反而有高度发达的真社会性。个人认为在真社会的个体群居在一块“对大伙都有益”,所以这种社会形态在种群选择中被保存下来,就像道金斯在第四章所说的这种社会形态“只是基因制造的斗争机器”,如果说基因是自私的话,那么基因自身已经出卖了它,我在基因层面观察到高度的“利他主义”,基因与基因相互合作联结成为一个“超组织体”,在自然选择的作用下共同进化,与《自私的基因》相对,这篇文章也可以成为《无私的基因》吧,由于拖延症的缘故,这篇文章只用一天时间完成,这篇是精简版的,可能无法全部表述我想表达的内容,另外这篇文章显然有些逻辑混乱,用词不当,请见谅,另外总结了思维导图方便理解,关于这篇文章的继续论证和修正更新,我会发到我的个人博客(lotors.me),谢谢!

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