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从另一个角度来看，大肠杆菌的代谢网络里有很多备用的通路，而蚜虫内共生菌则没有，它的代谢系统就像一条没有岔路的单行道。只要在路上的某一处设置一个路障，整条路就会被堵得水泄不通。对于必需分子的合成而言，大肠杆菌对于DNA变异和环境改变都相当耐受，而蚜虫内共生菌则不然。
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大肠杆菌和蚜虫内共生菌充其量只是代谢图书馆里的两粒飞尘而已，在它们身上适用的规律，即越是适应多变环境的生物在构造上越是复杂，在遗传上越稳定，可能并不是适用于所有生物的普遍法则。我们没有办法在实验室检验所有物种的代谢，不过依旧可以通过计算机演算相当数量的物种，这个研究的原理类似于民调：通过一个较小的随机样本反映一个较大整体的性质。我们选取一个随机样本，将不同的物种代谢置于不稳定的环境中并观察结果，就能够知道大肠杆菌和蚜虫内共生菌到底是自然界的代表还是奇葩。
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为此，我所在实验室内的研究人员以尽可能精简的生化反应构建了数百个代谢网络，同时保证不影响生物的生存。我们把这种代谢网络称为最低代谢（minimal metabolisms），对最低代谢进行任何压缩都会导致生命无以为继。我们构建出的最低代谢有的能够在单一环境中生存，有的能在两种、三种甚至数十种环境中生存，每种化学环境之间的差距仅仅在于营养物质的种类。
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这项研究的一个直接结论是，通常情况下，在不同环境中生存需要生物具有一定的复杂性。在某个实验中，我们研究了两种以不同物质作为硫源的环境，硫是一种和碳同样重要的元素。我们首先构建了最低代谢，能够保证生物在单一硫源环境中生存的最低代谢远远不止一种，这种代谢体系内只需要不到20个生化反应。而如果要支持生物在5种不同的硫源中生存，代谢体系内则至少需要25个生化反应。当硫源数量达到40种时，最低代谢的容量则扩展到了60个生化反应。换句话说，能够应付的环境类型越多，代谢体系内包含的生化反应就越多，代谢就越复杂。
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这种情况下，代谢的发育稳态也会变得越强：我们能够从代谢体系中移除而不影响生物生存的反应相应也增多。代谢体系中的反应数量越多，在某个特定环境中不会用到的反应也就越多。“无用”的生化反应在某种环境中是中性的，但是在另一个环境中说不定就是不可或缺的。大肠杆菌和蚜虫内共生菌并不是特例，它们只不过是一个普遍规律的两个典型：生物的复杂性和遗传稳定性随着它所面对的环境多变程度的上升而上升。
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至此，我们的认识越来越丰富。多变的环境催生了生物的复杂性，而复杂性促成了发育稳态，发育稳态继而造就了基因型网络，而基因型网络的存在让进化成为可能，使得生物能够通过演变适应环境的变化、提高自身的复杂性，循环往复，生物进化通过这种方式螺旋上升。这种进化方式的核心在于处在多维空间的基因型网络的自组织性。自组织性是生命绚烂光彩背后的支持者，它是隐藏的生命建筑师。
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适者降临：自然如何创新 Y aMoR是一种仍处于实验阶段的新式模块机器人，组块之间以铰链相互连接。它既能组成类似千足虫的直线结构，蠕动前行；也能模仿两栖动物的四肢结构，匍匐前进；甚至可以模拟昆虫爬行。模块中的电脑芯片让它能够被重复编程，每一个模块都是智能的，类似于人类的大脑。只要方法得当，模块机器人就可以通过优化自身的设计应对不同的问题。
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作为世界顶尖的理工学院之一，瑞士洛桑联邦理工学院设计生产的YaMoR是蒸蒸日上的模块机器人家族中的新成员。目前世界上许多工程学实验室都专注于研制模块机器人，种类众多。但由于适用的条件不同，这些机器人往往风格迥异，相互之间缺乏相似性。有的模块机器人像方形的骰子，有的则像金字塔。还有一些由成群的球体构成，另一些则像成串的轮胎。类似YaMoR的模块机器人在外形设计上几乎百无禁忌，各种立体几何造型应有尽有。
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在YaMoR机器人跨出第一步的5.4亿年之前，自然界就已经发生过一次形态设计的百家争鸣了，我们把那场生物性状的爆炸式起源称为寒武纪大爆发（cambrian explosion）。我们今天看到的所有形态的生物都诞生于那场爆发，而有更多的物种则已经消失在历史长河中，比如所有身体分节、没有四肢的古虫动物（vetulicolia）。与古虫动物门生物相比，以YaMoR为代表的模块机器人显得非常原始。如果推动自然进化的曲速引擎同样能够在人类工程技术中大显神威，那么第二次寒武纪大爆发似乎也就值得期待了。
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我们将会看到，促进自然进化的基因型网络在人类技术进步中同样存在，并不是什么天马行空的想法。自然进化和技术创新拥有诸多共同点。
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大自然和人类技术发展都依赖于不断试错。作为天才发明家的代表人物，爱迪生曾经“尝试不下6 000种不同的植物，才找到世界上最适合制作灯丝的材料”。他最终在无意间发现竹子是解决白炽灯泡灯丝易断问题的最佳答案，对于这段经历，爱迪生自己也感慨万千，其中一条总结是：“我并没有失败那么多次。我不过是成功找到了一万种不适合的材料而已。”这句名言无疑说明了“试错”对于技术发明而言的重要性，而对于生物学也一样。
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试错不管是在当下还是在爱迪生生活的年代都意义非凡。著名的编程语言FORTRAN曾经帮助科学家模拟从原子到星系的运行规律，为人类理解宇宙立下汗马功劳。FORTRAN的创始人之一约翰·巴克斯（John Backus）曾说：“你必须有随时失败的觉悟。你费尽心力，提出许多不同的想法，然后努力求证，但是结果往往会发现它们都行不通。在偶然发现一个可行的办法之前，你要不断重复这个过程。”
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诚然，就失败所蒙受的代价而言，生物进化比一个研究灯泡材料的发明家或者研究理论的科学家要惨重得多。以大雁为例，大雁体内的血红蛋白变体不啻于大自然所做的一场生存实验。如果变异的结果是血红蛋白从稀薄的空气中摄取氧气的能力提升，那么成功。但如果结果是血红蛋白失去携氧能力，那么这种变异连同这个个体就将落入万劫不复之地。
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理论科学和工程技术中的失败通常不会有致命的危险，但是错误的观点也往往没有那么容易被澄清。著名的天文和天体物理学家弗雷德·霍伊尔爵士（Sir Fred Hoyle）直到2001年去世都拒绝接受宇宙大爆炸理论，不仅如此，他还为流感理论辩护，认为流行性感冒是太阳风减弱时外星病毒侵入地球大气所致。19世纪的开尔文勋爵曾经用热力学定律以及他的基督教信仰作为测算地球年龄的依据，结果得出的结论只有地球实际年龄的数百分之一。
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科学和技术的修罗场上从来不缺充斥着错误信念的聪明脑瓜，而且那些人往往至死不悟。量子物理的创始人之一马克斯·普朗克（Max Planck）曾经颇有洞见地表示：“科学理论的胜利往往建立在异见者的坟墓之上，而不是他们的皈依，下一代人成长过程中耳熟能详的理论即他们认为的真理。”科学就像大自然，总是随着丧钟的节拍翩翩起舞。
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巧合的是，大自然抵抗致命错误的秘诀之一恰好被技术发明领域所借鉴：人海战术。探索自然图书馆的生物不止一个，同样的道理，每一项重要的发明也不是某个天才孤军奋战的成果。尽管从在浴缸里泡澡的阿基米德到在专利局上班的爱因斯坦，每个伟大的科学家脑海中的世界对大多数人而言都难以想象，但是如同有成群的生物涌入生物进化的各色化学图书馆一样，科学和技术创新的另一个真相是它们的进步需要密集的资源投入。开发FORTRAN需要众人通力合作，而爱迪生在研制灯泡、电话和电报机的时候也借助了数十名助手的协助。
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19世纪的工业革命更是某个新兴阶层崛起的结果，这个阶层的成员主要是受过优质教育的技工，而不是衣冠楚楚的贵族科学家。这些手艺人为了提高生产效率发明了一系列新技术，包括蒸汽机和自动织布机。时至今日，任何新技术的发明，从新款手机到新式药物，抑或新型能源，都需要大量的科学家和工程师经过激烈的竞争和无数次的失败才有可能成功。从这些例子来看，如果没有试错的过程，我们很难想象有更合理的成功方式：参与的人越多，尝试的可能性也就越多，相应成功的概率也就越高。
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