1702248040
需要说明的是,我并不是说除了人类以外的其他有机体具有任何形式的意识,我用“信念”、“想法”这样的词汇只是为了表达方便,用来描述那些能够内在反映一定信息的生物,但并不表示这些生物具有意识。
1702248041
1702248042
在这场前生命体(pre-life)的“军备竞赛”中,有关周围环境的“微信念”(micro-beliefs)储存在具有自我复制功能的化学物质中,这些“微信念”对生存至关重要。这些化学物质在竞争中占有优势,因为它们能更准确地反映环境,承载着更为重要的信息。事实上,生命可能从简单的非生命体进化而来的一个关键是:非生命体不能产生复杂的物质结构,或者说不能进行大量的信息储存,而这些对生命体来说是很简单的。
1702248043
1702248044
举一个简单的例子。假设有三个原始的复制体——爱丽斯、贝丝和克莱尔,她们都处在一个活火山口附近。爱丽斯储存的信息是:这个地点恰好有着无限的资源(可能是因为爱丽斯与石墙产生某种强烈化学反应)。当这个火山口处于休眠状态时,爱丽斯就分解消亡了,没能进行任何复制。贝丝的化学构成使其产生如下“想法”:资源分布在好几个地方(可能是因为贝丝与石墙产生的化学反应由于缺乏足够的热量变得微弱,后来碰巧旁边出现一块灼热的岩石而使化学反应又增强)。当这个火山口处于休眠状态时,由于缺乏热量,贝丝游离这块岩石,漫无目的地漂移,直到撞上另一块灼热的岩石,与之发生化学反应并附到岩石表层。贝丝再次接近热量和其他资源,这使她能够进行一些自我复制。但当这块岩石也不再有热量,而附近又没有其他火山口,贝丝也分解消亡了。从某种意义上说,与爱丽斯相比,贝丝的化学结构能够使其获取更为准确的有关能源地点的外部数据。爱丽斯的化学“信念”是“只有这个地方有资源”,而贝丝的“概念”是“任何一块灼热的岩石都有资源”。克莱尔的物质结构反映的信息是“有热量就有资源,与所处的位置无关”(由于受最近发热源的吸引,加上化学感应,克莱尔才得到这个信息——也许对非生命体来说,这种行为过于复杂了)。所以克莱尔的化学构成使其能够获得有关热量的最准确的信息,这使她和她的后代具备了独特的优势。克莱尔跟着贝丝到了第二个火山口,当这个火山口进入休眠状态时,贝丝就消亡了,而克莱尔却直接游向最近的发热源。随着时间推移,在应对周围环境——不时喷发的危险的火山口——的过程中,唯一存活下来的将是克莱尔这种化学结构。
1702248045
1702248046
1702248047
1702248048
1702248050
贪婪的大脑:为何人类会无止境地寻求意义 生活在混乱边缘
1702248051
1702248052
克莱尔能产生更复杂、更准确的“想法”,这使她在“伪生命体”(pseudo-life creature)的世界中处于支配地位,但是更为有效的一种应付环境变化的方式是更新“想法”。复制真实的自我固然很重要,但在一个充满变数的环境中,随时会出现更高级的竞争者和新的危险,因此,过于专注表象是很危险的。在这种情况下,完美地复制原始的化学结构显得落伍,缺乏灵活性,因而注定要失败。那些确实能够激发创造性想法的机制,换句话说,那些具有“学习”能力的机制,将对进化极为有利。
1702248053
1702248054
在这个即将进入生命体的初始阶段,改变“信念”仅仅意味着不要进行完全一模一样的复制。换句话说,原初生物大家庭的成员需要在两种选择——保留有用知识与承认他们的构想可以被改进得更好——中保持良好的平衡。他们希望后代是自己忠实的翻版,但又不能太过忠实。复制的忠实性要求的降低带来惨重的代价:很多后代质量降低——或者出生时就不完整,或者缺少某一重要的化学信息而影响生存和复制。但也可能出现另外一种情况,即有些后代的质量得到改进。
1702248055
1702248056
保持原有“信念”与激发新“想法”之间的张力对任何复杂的信息处理体系来说都意义深远,不管这些体系是原初生命体形式,还是人类大脑的神经活动,或者是整个科学研究。中间状态,即处于一片混乱与完全稳定的中间,对任何体系来说,都是处理信息的最佳状态,而学习新知识尤其需要这种状态。任何时候进行有效信息处理都需要这种半混乱的状态。中间状态很可能是神经元网络的默认状态,这也是人类大脑神经元的运作产生复杂思想的原因之一。
1702248057
1702248058
科学研究领域同样存在类似的处于秩序与混乱中间的平衡状态。维护秩序的现象在社会科学领域尤为突出。例如,一个著名的教授,为人很自负(之前的研究成果让他赚了不少钱),他会尽其所能地维护自己的理论,包括运用不科学的、教条的研究方法。他可能会在论文中篡改规则,肯定自己的研究成果,而完全不顾实验数据与结论相矛盾。他坚称实验是合乎规矩的,而且手下都绝对相信他的理论,等等。面对越来越多的反对证据,他和他的科学团队,所带的博士生和博士后助理都会维护他的理论。由于他的影响力和个性力量,他的理论可能在短期内还会盛行,但最终将会被废弃。到时候,他的研究团队成员会发现,由于长期维护一个错误的观点,他们已经很难在学术界获得一个体面的位置。
1702248059
1702248060
另外一种情况是混乱的状态。一些科学家不断产生新想法,却不怎么热衷于通过严密的实验来证实这些想法。诚然,这些人很少拿到博士学位;即使拿到了,他们过分活跃的创造力似乎总是妨碍他们事业的发展。
1702248061
1702248062
最出色的科学家是这样一些人:不仅有让人尊敬的事业,而且留下了经得起考验的成果,还培养了一批新的高素质科研人员——之前指导的学生。这些声誉卓越的科学家能提出有见地的理论,而且他们的理论有实验证据的支持。但是一旦有足够的证据反驳他们的理论,他们会放弃自己的理论,然后以新的方法探究问题,总是能产生富于创见的思想。
1702248063
1702248064
对一般的前生命体生物来说,在稳定与混乱之间找到平衡点的要求可能过高了,因为它们缺乏复杂的结构。但是对那些最高级的、即将进入生命体状态的前生命体生物来说却不是不可能。具体来说,有效灵活的信息处理技能与生存及复制能力有关,首先需要一种方法来储存很多已经存在的“信念”——DNA可以胜任这一工作(关于DNA储存信息的过程将在下一节讨论),然后需要一些技巧来测试关于周围环境的新“设想”是否正确。对生命体来说,主要的方法是制造一批优秀的、与自己只有细微差异的后代,而后代身上的那些差异中有小部分是一种进步,反映了有用的革新特征。
1702248065
1702248066
为了说明复杂性和适应性之间的关系,我再举一个简单的例子。假设用5个不同的单词(相当于原初生命体的5个不同的原子)造一个5个单词长度的句子(相当于复制由5个原子组成的化学生物)。任何一个5个单词长度的句子所能提供的信息都微乎其微,然而这样的句子可以有3 125个。这个数目不算少,但要应付不断变化的情况还是太少了。假设还是只有5个不同的单词,但可以造出的句子长度达100个单词(相当于复制由100个原子组成的化学生物)。每个100个单词长度的句子含有的信息是5个单词长度句子所含信息的20倍。更为惊人的是,100个单词长度的句子可以有8×1069个!
1702248067
1702248068
因此,如果表现更多的不同类型“想法”的能力有利于进化,化学生物的形体就要变得更大,结构要变得更复杂。一些化学生物会比其他同等大小的生物更擅长储存信息,更擅长在稳定性和可变性之间找到平衡点。这些化学生物的结构及其本身的复杂性对进化的过程起了积极作用。
1702248069
1702248070
一旦达到某一程度的复杂性,生命体就迅速产生了,这几乎是必然的。希望成为生命体形式的竞争者们进入一个高效学习的阶段,与那些简单的、缺乏灵活性的对手相比具有绝对的优势。这些优秀的、试图成为原初生命体的化学生物需要具备很强的适应性,能最大限度地利用可用资源,并击败那些稳固不变、缺少灵活性的对手。
1702248071
1702248072
进化到了这一阶段,即将向更高一级迈进。与这一阶段的进化过程相类似的情况是人类科学的发展进程。人类历史上大约有99.5%的时间几乎没有什么科学成果,但在过去400年里,在印刷出版业、教育、科学爱好者、引起热烈争议的理论以及有文字记录的证据等因素的作用下,人类的学习能力得到提高,科学新发现也急剧增加。
1702248073
1702248074
1702248075
1702248076
1702248078
贪婪的大脑:为何人类会无止境地寻求意义 RNA与DNA
1702248079
1702248080
原初生命体发展到某一阶段,很可能通过几个简单的小步骤就进化成由RNA(核糖核酸)构成的早期生命体。RNA是DNA的近亲,与已知的任何非生命体相比,RNA是更高效、更灵活的信息载体。
1702248081
1702248082
RNA是如何承载信息的?和DNA一样,RNA是由碱基组合而成的长链状分子,RNA碱基有4种类型,或者称为4个“字母”。3个字母组成的三联体序列是一种很重要的组合,RNA中的“词”都由3个字母组成(对DNA或RNA而言,所有词都是3个字母长度)。每个词代表一种氨基酸(共有20种左右的氨基酸)。氨基酸是构成细胞的物质,氨基酸组合形成蛋白质,而几乎所有的细胞活动都离不开蛋白质。细胞根据氨基酸排列顺序制造不同类型的蛋白质,而这种氨基酸序列就是基因。[1]
1702248083
1702248084
原始非生命体简单的分子结构只能反映有限的信息,与之相比,RNA所能反映的信息要多好几倍。RNA通过制造大量的蛋白质分子承载信息,一个细胞就可能包含上千个蛋白质分子,而每个蛋白质分子的化学结构都要比任何一个简单的非生命复制体复杂得多。
1702248085
1702248086
这是一个无比复杂、灵活的系统,尽管RNA编码的随意变动会引起内在信息的变化。之前讲到简单的非生命化学物质时,提到这些化学物质具有反映周围环境的“想法”,这样的说法显得有些牵强,因为这些化学物质形体太小,化学特性很少,所能反映的信息量也微乎其微(尽管这些早期的信息承载体在从非生命体进化到生命体的过程中起了关键作用)。而基于RNA的生命体形式是经过一个周密谨慎的进化过程形成的。RNA作为信息储存载体,像计算机一样具有特殊字符编码(计算机采用0和1二进制编码),而它的“软件程序”用来制造蛋白质。经过几代的进化,RNA很可能会发生一些改变。为了更新记录在RNA上的信息,使生命体具有更优秀的特性,RNA字母的序列会稍作改动,结果是淘汰那些不能准确反映信息的生物,而培养那些能够最准确地反映信息的生物。通过这种方式,基因不仅能储存信息,而且经过几代的演化逐渐学会最佳的生存方式。
1702248087
1702248088
与简单的自我复制的化学物质相比,RNA在向生命体的进化过程中迈进了一大步。即便如此,它还是有不少缺陷。RNA的分子结构不稳定,很容易被分解。RNA储存简单的信息没有问题(因为这些信息可以很快被复制),但很难储存那些由上千个字母组成的复杂信息。复杂信息的长序列结构会很快分解,导致有机体不能将经过自然选择而产生的有利特性传给下一代。
1702248089
[
上一页 ]
[ :1.70224804e+09 ]
[
下一页 ]