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【生命】进化有方向性吗?

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答案几乎肯定会让你失望:既不是“有”,也不是“没有”。


IP属地:山东1楼2018-02-28 09:52回复
    【演化】
    纠正一个词,进化往往指有进步性的演化,我们这里先泛讨论演化,再从演化中发现这些演化是否有进化的痕迹
    很多人都注意到了“趋同演化”现象——比如澳洲的有袋类和其他大陆哺乳类各自演化出了一批相似的物种,所以有人用这个论证演化是有方向性的,数学家西蒙·康威·莫里斯就据此认为地球上必然诞生智慧生命。但现实中,没有被占的坑恐怕比被占的坑更多。新大陆的猴子有抓握尾,旧大陆却没有;澳洲有袋狼袋獾,可是没有袋蝙蝠、袋长颈鹿、袋大象和袋灵长类。趋同演化是个十分有趣的现象,但远远谈不上普遍规律,自然也无力规定整个演化的方向性。


    IP属地:山东2楼2018-02-28 09:56
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      【演化速度】
      曾经有一个广为流传的旧观点说演化速度很慢,万年才能看到。
      这个观点并不对。演化的速度取决于一代有多长、环境压力有多大。假如你给细菌99.9%的选择压,那一天就能看到明显演化;给麻雀5%的选择压,四五年能看到可测量的演化;而如果给人类0.0001%的选择压,那当然就几百年也看不出大差别了。毕竟,我们和最初的农业定居人类距离不过五百代,这对细菌而言只是一个星期的事儿。


      IP属地:山东3楼2018-02-28 09:57
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        【时间】1000年
        如果从大的生物的角度,比如1000年的时间:
        等到自然选择能发挥作用的时候,情况就发生了变化。和随机的突变不同,自然选择是有方向的。但是这个方向并不是更高更快更强,而是朝着“更适应环境”的方向走。它和我们平常理解的方向概念就有微妙的差异。
        自然界和人类社会一样,做任何事情都需要成本——只不过这个成本不是钱,而是能量、营养物质和时间之类。如果变高的收益抵不过成本,那生物就会变矮。如果变聪明消耗的能量太多,那生物就会变笨。哪怕同一个环境下,不同生物也会有不同的收支状况,并产生不同的改变。
        也证明了“演化”并不是“进化”这个更以人类为中心检验自然的词。
        1000年或者放到细菌等微生物身数千代而环境没有过大的突变的时间,基本是一个有压进化的过程,环境变化不大,所以生物有一定的方向性——朝着更适应这个环境的方向演化。


        IP属地:山东4楼2018-02-28 10:04
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          【时间】100万年:
          好像没有,因为环境会变
          环境是自然选择的标杆,环境变了演化方向也得变。1代的尺度上我们通常还不用考虑环境改变(人类除外,人类改变环境的能力太奇葩),100万年就不行了。
          冰川期就是一个典型例子:过去100万年里,地球正处在大概10万年遭遇一次冰期的循环状态中,上一次在1万多年前结束, 下一次可能会在约5万年后到来。
          决定这个循环的主要因素似乎是地球轨道。地球绕太阳运行虽说一年一圈,但其实每圈并非一成不变,轨道偏心率、轨道倾角、地轴倾角等等会发生微小的变化,而这个变化也是有周期的,通常在几万年左右。所以,1万年前也许生物在变得适应温暖环境,但5万年后又要开始适应寒冷环境,几个周期下来,就谈不上有什么方向了。
          另一方面,百万年时间尺度,也是地球级灾难开始登场的尺度。比如,3200立方千米岩浆级别的超级火山差不多就100万年一次。这种灾难给环境带来影响太偶然了,实在难以预测。
          无论是周期性也好,还是偶然性也好,都谈不上有什么方向。虽然自然选择还在发挥作用,但它的目标不停地变,导致生物演化也失去了明显的方向。


          IP属地:山东5楼2018-02-28 10:05
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            【时间】10亿年:
            不知道
            这可能是宏演化领域最坑人的一个问题了。
            如果回顾一下过去10亿年地球的生命历史,几乎所有人都会产生这样的印象:生命在从简单变复杂。毕竟10亿年前只有极为简单的多细胞动物,而5亿年就有了寒武纪大爆发,4亿年动物登陆,2亿年恐龙诞生,5000万年哺乳动物称霸,20万年有了智人。这么显而易见的趋势,难道不是方向性?
            不是。因为从古至今,地球上压倒性多数的生物始终是各色各样的细菌啊。
            好吧,就算只有一小撮在变得更复杂,但我们至少可以说生命的复杂性上限在增加,这至少也可以算方向性吧?
            不一定。因为没有方向没有偏好的随机事件,也可以产生“看起来”的方向性。


            IP属地:山东6楼2018-02-28 10:08
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              【一个著名的关于概率的例子】
              古尔德举过一个著名的例子。夜晚的大街上走着一个醉鬼,街的左边是一堵墙,右边是一道水沟。醉鬼烂醉如泥,他的走路方向完全是随机的,没有任何趋势。第二天人们会在哪里找到他? 水沟里。他会掉进水沟,并不是因为他有喜欢水沟的趋势,而是因为墙挡住了他的路,不能再往左边走了。如果没有水沟,那么这个夜晚越是漫长,醉鬼和墙的平均距离就越远;而不管水沟离墙有多远,只要让醉鬼一直这么走下去,他最后掉进水沟的概率一定是1。
              而如果去掉水沟,任凭一大群醉鬼随便漫游,我们会发现他们的轨迹铺满了一大片区域——有的醉鬼离墙近,有的离墙远。一开始所有醉鬼离墙都很近,最后有些醉鬼走到了很远的地方。夜晚越是漫长,走得最远的那批醉鬼,和墙的距离就越远。而我们人类,暂时就是走得最远的醉鬼之一。
              当然也可能是醉鬼其实稍微有一点讨厌墙,每往左边走一百步就往右边走一百零一步,这是肉眼无法分辨的,需要统计学——但我们的数据不够。因此,我们只能说“不知道”。


              IP属地:山东7楼2018-02-28 10:29
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