和文科生谈谈进化论002 | 想世间造物搬兴废
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导读
进化是有方向的，总是由低等到高等——这是对进化的一种误解。高、低只是相对概念，而生物生存的环境处于不断变化中，高与低的判断在不同的情况下亦是不同的，即是说“适者生存”里的“适”与“不适”，是在不断变化着。
01
元朝末年天下大乱，群雄并起民不聊生。武林中阵阵血雨腥风，最大的一场风波还数六大派围攻光明顶之战。明教诸高手遭受奸人成昆暗算，命悬一线，百年根基危如累卵。唯一能解其灭顶之灾的少侠张无忌，却与西域少女小昭一同被困地道之中。
计无可施之际，小昭对无忌说道：“咱们既然出不去了，发愁也没用。我唱个小曲儿给你听，好不好？”
世情推物理，人生贵适意，想世间造物搬兴废。吉藏凶，凶藏吉。
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这小昭不愧是波斯圣女，西域之学造诣颇深，襄辅张无忌练就乾坤大挪移之功也就罢了，这歌中的“世间造物搬兴废，吉藏凶，凶藏吉”十三个字更是深得山中老人达尔文氏进化论之三昧（编者注：佛教用语，意思是止息杂念，使心神平静，是佛教的重要修行方法。借指事物的要领，真谛）。
造物之选择受到各种因素的制约，或进或退，忽左忽右，似佳非佳，似劣未劣，这“吉藏凶，凶藏吉”的道理，我们以后再聊，这次单说说这个“搬兴废”。
所谓“兴废”，怎么就叫“兴”，怎么就叫“废”？最简单直接的衡量办法就是，人数多就是兴，人数少就是废。所以，不管是什么性质——体重大小、毛色黑白、速度快慢，力量强弱，如果能增加人数，那么携带这种性质的人数就多，这个性质也就“兴”。反之，则“废”。
是兴还是废，则是因时制宜，因地制宜的。对进化论有一个很常见的误解：进化是有方向的，总是由低等到高等的，总是由“差”变“好”的。
大谬不然！
上胡不法先人之法？时变世变事亦变矣。
02
生物生存的环境处于不断变化中，今年旱，明年涝，所以“兴废”的标准，“好坏”的衡量，这个“适者生存”里的“适不适”也在不断变化。
举一个非常典型的“与时俱进”的、几乎每本进化论的教科书都会举的例子，估计很多人（尤其是理工科的）都听说过了。
英国有一种幺蛾子。这蛾子有一深一浅两种颜色。因为深色的蛾子在野外容易被捕食者发现，所以1811年以前，深色的蛾子很少见。后来，英国的工业就革命了。工业革命后，小燕子回来了。“小燕子，告诉你，明年这里更美丽，我们建起了大工厂，装上了新机器。”大工厂和新机器的滚滚浓烟，把英国的重要工业城市曼彻斯特的树都染黑了。然后，人们发现深色的蛾子数量陡然上升。到了19世纪末，工业城周围98%的蛾子都是深色的了。正如我们上回所讲，这种情况，用术语说就是，蛾子的体色发生了进化。
蛾子自己当然没有“颜色”这个概念，就算它有，这个东西也不是像体重之类的性质，它想变就变的。一只蛾子生下来是什么颜色那就是什么颜色了。所以我们讲的进化，不是某一只蛾子在它一生中体色的变化，而是在整个种群中（比如曼彻斯特的所有蛾子），体色的百分比在一代与一代之间的变化。
那这个百分比是怎么变化的呢？本来白蛾子多，现在树都染黑了，鸟儿和其他捕食者一眼就能看见落在黑树上的白蛾子。白蛾子被吃了，下一代生殖的数量就少了。世代积累下来，白蛾子就被黑蛾子代替了，也就是说被自然选择淘汰了。
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浓烟不仅使蛾子的体色发生了进化，还使英国人民深受其害。比如1952年伦敦那场著名的大雾霾，导致了一万两千人死亡，十万人受到呼吸道疾病影响。英国人民痛定思痛，于是出台了很多法规清洁空气。
环境“反清复明”之后，整个大环境的底色又变浅了。黑色变得显眼、危险，有碍“人数增长”了，所以深色蛾子就开始被淘汰。浅色的蛾子在又重新占了上风。
注意，在这个例子里，浅色的蛾子不是从别的地方又飞回来了。它本来就没有灭绝，只不过数量百分比很少而已。环境变化之后，黑蛾的后代数量相对减少，白蛾后代相对增多，白的就代替了黑的，黑的就被淘汰了。
也就是说，最早，白色“适”，后来，黑色“适”，再后来，又是白色“适”。这就是真正的“与时俱进”。
就这么个简单的事情，围绕它讨论的文章书籍数不过来。支持自然选择的人把这个事儿当作一个典型的证据，不相信自然选择理论的人认为数据有造假嫌疑。官司一直打到2012年，大量长年的野外观察数据最后才证实了这个蛾色进化的真实性。我也才敢在这里给大家摆一摆。
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在这个例子里，体色这个性质只有黑白这两个值，非黑即白，在同一个种群中也同时存在着黑白两种蛾子，只不过百分比在每代之间会有变化。但是，很多东西的进化都有一个逐渐过渡的过程，比如体重，这个东西不可能“非小即大”，由小进化到大，必然要经过一个中间过程。
03
大家都听说现代马是始祖马进化而来的。始祖马只有狐狸大小，在一个种群里不可能同时存在着狐狸大小的马和高头大马。那么这种体重的进化是怎么进行的呢？
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狐狸大小的始祖马进化成现代的高头大马，这是人们根据化石等证据推断出来的。除非有外星人设立的“观察地带”，供原振侠这痴情男子在地球之外观察整个地球百万年量级的变化，谁也不知道始祖马进化到现代马的具体机制是什么。
在野外的自然选择很难观察，耗时太长。但是在实验室里的人工选择所推动的进化却非常容易研究。实际上，达尔文的煌煌巨著里的大部分证据（我没数过，我感觉是大部分）都是来自人工选择。比如大家耳熟能详的灰不溜秋其貌不扬的鲫鱼，在中国人和日本人的人工选择下，进化成了五彩斑斓绚丽多彩的金鱼。近年来，网上还流传着水果进化的美图。直径只有5厘米，苦极木涩的西瓜在5000年的人工选择作用下进化成了如今的消夏美食。
这种人工选择是对达尔文理论最有力的无可辩驳的支持。这儿我以一个我比较熟悉的例子，简单讲一下人工选择。
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大青虫。下图是我实验室的。种过西红柿的人可能见过。这虫子的学名是烟草天蛾（又名鹰蛾，或叫蜂鸟蛾）幼虫。
图中的虫子还在生长中，再过两三天可能会长得比我的手指还长。
这虫子就是个生长机器，平生只做两件事，一是吃，不停地吃，一是长，不停地长。刚孵化出来的虫子大概只有1毫克左右。短短三四个星期内，在变蛹之前，能长到12-15克。体重在20多天增加12000倍。
正由于它长得快，又特别好养（喂过蚕宝宝没有？这个东西比蚕宝宝还好养），从上世纪60年代开始，这个虫子就被广泛用来研究动物生长和其他生理特性，什么荷尔蒙之类的。全世界很多实验室都养有这个东西。
2001年，有人在英国皇家学会学报上发了一篇论文，讲这个大青虫体重的进化。在1972年，他们实验室的虫子长到要变蛹之前，大概有6%不到6克，2%在9克以上，而大多数平均值在7克左右。
实验条件没变，食物没变，温度没变，什么都没变，但是到了1999年，最小的虫子却有8克多重，最大的变成了14克，而大多数平均值变成了11克。
这是个不得了的事情啊！30年间，这个物种的平均体重增加了超过50%。相当于人类的平均体重从140斤增加到了220斤。而环境因素却没有变化。这个不是说，改革开放了，经济搞活了，家家户户营养增加了，北京冒出无数小胖孩。不是这么回事儿，因为虫子的食物没有变化。
读者诸君不妨闭目猜一猜，为什么虫子的体重会进化？
04
上次说了，进化有三个条件。
第一，个体存在差异。
这个是显然的，1972年，最小的不到6克，最大的9克，显然有差异。
第二，差异可以遗传。
虽然还没有找到体重的遗传基因（因为体重这个东西肯定受多个基因综合影响），但是我们基本可以肯定大虫子的后代相对来说也大，小虫子的后代相对来说也小。所以这第二个条件也符合。
那么第三个条件：这种差异必须造成后代数量的不同。
在野外的环境下，那可真不一定大虫子就一定会有更多后代。这儿有很多制衡因素（以后会详细讲讲这个制衡）。所以虫子的体重不一定会向又大又重的方向进化。
那么在实验室里有什么不同呢？
拿我的实验室为例。我们每次实验大约要养100只虫子。每对虫子一般来说可以生300个卵。如果我让每只雌虫子都生育后代，那两代之后，我就得养一万多只，三代之后就是几百万只。这个东西倒确实可以吃，国内还专门有人养殖，但是在美国我到哪儿去找销路？所以，我一般就只留10对左右育种，其他的虫子就都喂鸡了。
问题就在这儿了。选虫子留种的工作一般都是学生在做。这些娃娃成天嘻嘻哈哈，尤其是女生，成天评论这个虫子可爱，那个虫子不可爱。他们选种的时候，下意识里就把不可爱的小虫子杀了，而只有又大又绿通体晶莹的虫子才允许生育。
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所以，完全是人为的（人工的），体重的大小差异导致了后代数量的差异：小虫子根本就没有机会生育，后代数量是零。
从第一代开始，我们假设最小的是5克，最大的9克，平均是7克。现在只准大虫子生育，大虫子的300个后代，大小也有差异，但总的来说都比较大，而且最大的可能比父母稍微大一点。所以，最大的可能是9.2克，最小的可能是5.3克，平均可能是7.2克。
那么如果一代一代我们都只选最大的留种，这个效应就会积累起来。30年过后（我算不出这是多少代，一般这虫子的生命周期是2个半月），体重就进化了。
这大概就是狐狸大小的始祖马如何进化成现代的高头大马的机制。
那位问了：为什么我假设最大的第二代会比父母稍微大一点？更重要的是，如果每代都这么进化下去，这虫子越变越大，在实验室又不用发愁吃不饱，那这虫子几百年后会不会变成异形生物，比蛇还大？
嗯。问得好。第一个问题牵扯《治世宜守，乱世当变》，第二问题则关系到《一阴一阳谓之道》。所以，且听我下两节分解。
“复眼视界”，不着边际的妄想者家园，致力于做“常识的追随者”和时代的“少数派”。这是一个泛科普、幻想类自媒体，面向学生、知识分子群体；有着一定常识储备的人群；希望在人文、科学素养上获取新知的受众；以及对这个世界抱有好奇心的你。
复 眼 问 答
Q
方士谦的大小眼o_O：问个浅薄的问题（不含歧视），同性恋不会有后代，那么为什么同性恋的基因仍然流传下来了呢？
A
木小衲：流行的解释是，同性恋可以帮助非同性恋的亲戚（也许也携带同性恋基因）照顾他们的孩子。有一个研究说，女同性恋的姐妹们比非同性恋的姐妹们的孩子多。这些孩子有一定的几率携带同性恋基因。但是在男同身上没有发现这种情况。
这个解释和“妇女为什么会停经”有些类似。 停经以后的老祖母可以帮助照顾下一代，间接地增加后代数量。
不过也有人认为，同性恋不是基因决定的，是一种后天养成的行为。 至于是不是基因，现在还没有一个定论。
读罢文章脑洞大开，点子疑问如泉涌？不要客气，尽管发问吧，复眼问答来者不拒！
提问、回答前期问题、自问自答均可，每期我们将挑选一则有趣的问答发出来，是时候来展现一下你们的才（脑）华（洞）了！
《想世间造物搬兴废》
——和文科生聊聊进化论
什么是进化论？进化论的研究，现在到了什么阶段？进化论就是“丛林法则”吗？进化论如何指引我们的当下生活？ 上穷碧落下黄泉，动手动脚找东西，生物学专家木小衲，一个被生物学耽误的杂文作家，通过最轻松的笔触，与我们一起，拨云见日、点指迷津。
木小衲，生物学专家，美国密苏里科技大学生物系副教授，书香门第，家学渊源，文理通吃，中西合璧。于《科学》(Science)、《美国科学院院刊》(PNAS)、《英国皇家科学院院刊》(PRSB)等国际学术期刊以第一作者身份发表论文近二十篇，在美国国家自然基金等十余份国际期刊任评审专家。
自2011年起，于密苏里科技大学生物系任职，研究方向为衰老生物学和社会性昆虫的生理和进化。课程包括：进化论、衰老生物学、进化论医学，人体生理学和生物数学建模。
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