18.1日常進化的革命
翻開任何一本論述進化的書，關於變化的故事俯首可拾。適應、物種形成、突變，這些術語說的都是一回事----轉變，即隨著時間的推移而產生變化。用進化科學教給我們的"變"之語言，我們用變動、變形、創新等詞描述著我們的歷史。"新"是我們最喜歡的詞。
不過，進化理論的書裡很少有談到穩定性的。你在這類書中找不到類似靜態平衡、固定性、穩定性或任何表示恆常的術語。儘管進化在大部分時間裡都變化不大，但老師們和教科書們卻閉口不談這種恆定。
恐龍被當作不願改變的典型，這實在有點冤。在人們腦海中，這個高大的怪物總是瞪著眼傻看著鳥一樣的生物在自己步履遲緩的腳邊飛來飛去。我們時常勸誡怯懦者：別做恐龍！不要被前進的車輪碾碎！我們告訴遲鈍者：要麼適應，要麼倒下。
當我在圖書館的線上索引中輸入"進化"這個詞時，得到了如下名單：
《中國語言的進化》，《音樂的進化》，《早期美國政黨的進化》，《技術的進化》，《太陽系的進化》。
很明顯，這些標題裡的"進化"是一種約定俗成的用法，意為隨著時間推移而遞增的變化。但是，世界上是否有什麼東西不是漸變的呢？我們周圍幾乎所有的變化都是遞增的。災難性鉅變很少見，長期持續的災難性變化幾乎是聞所未聞。所有的長期變化都是進化性的嗎？
有人是這樣認為的。華盛頓進化系統協會是由180名工程及科學專家組成的充滿活力的全國協會。其憲章認為所有系統毫無例外都是進化性的，"（我們）對所要考察的系統沒有任何限制......所有我們看到的和經歷的，都是正在上演的進化過程的產物。"在研究了他們對進化的一些看法後----譬如"客觀現實的進化，企業的進化"，我忍不住問協會創始人鮑伯·克勞斯貝："有沒有你認為不是進化的系統的？"他回答道："我們還沒看到任何一處沒有進化的角落。"我曾努力避免在本書中使用"進化"的這個意思，即隨時間推移而遞增的變化，但我沒能完全做到。
儘管"進化"這個詞會引起混淆，但最能體現變化之意的那些詞都與有機體密切相關：成長、發育、進化、變異、學習、蛻變、適應。大自然就是一個有序變化的王國。
而迄今為止的無序變化正是技術的真實寫照。無序變化的極致是"革命"----這是一種人造之物所特有的激烈、間斷式的變化。自然界中不存在革命。
技術以革命為其常見的變化模式。從工業革命開始，伴隨而來的是其始料未及的法國大革命和美國獨立戰爭，隨後我們又見證了一系列由科技進步引發的連續不斷的革命----電子器件、抗生素和外科手術、塑膠製品、高速公路、節育，等等。現如今，每週我們都能聽到社會和技術領域發生革命的訊息。基因工程和奈米技術等科技的出現，意味著我們能製造任何想要的東西，也就保證了革命每天都會發生。
但我預言，這種每天發生的革命將會受到每天發生的進化的狙擊。科技革命最終將會與進化合二為一。科學和商業都在試圖掌握變化----以結構化的方式持續為自己滴注變化，以便使它穩定運轉，產生持續的微革命浪潮，而不是戲劇性的、摧枯拉朽的宏大革命。我們該如何將變化植入人造物，使其能夠既有序又自主？
進化科學不再僅為生物學家們視若珍寶，工程師們也同樣如此。人工進化在我們身邊興起；對自然進化和人工進化的研究也越來越被重視。阿爾文·托夫勒是一位未來主義者，是他首次使公眾意識到，不僅科技和文化在迅速地變化，變化本身的速率似乎也在加快。我們生活在一個不斷變化的世界中，我們必須理解這個世界。而我們對自然進化的瞭解還不夠透徹。藉助近年來發明的人工自然進化以及對它的研究，我們能更好地瞭解有機界的進化，並在我們的人造世界裡更好地掌握、引入和預見變化。人工進化是生物所屬的新生物學的第二主線，也是機器所屬的新生物學的第一主線。
我們的目標是製造，比如說，製造自己會調整框架和車輪以適應行駛路況的汽車，修築能檢查自身路況並進行自我修復的道路，建造可以靈活生產並滿足每個客戶個性化需求的汽車廠，架設能察覺車流擁堵狀況並設法使擁堵最小化的高速公路系統，建設能學習協調其內部交通運輸流量的城市。這當中的每個目標都需要藉助科技改變自身的能力。
然而，與其不斷地泵入少許的變化，不如將變化的本質----一種適應的精神，植入系統的核心。這個神奇的幽靈就是人工進化。往大了說，它能繁育出人工智慧；往小了說，它可以促成溫和的適應。無論從哪方面說，進化都是一種機器們遠不具備的自引導力量。
後現代思維接受了"進化對未來一無所知"這一曾經令人不安的理念。畢竟，人類不可能預見到未來的一切需要，而我們還自認要比其他的物種具有更長遠的眼光呢。諷刺的是，進化比我們所想的更混沌無知：它既不知從何而來，也不知向何處去。不僅對事物的將來一無所知，對它們的過去和現在也茫然一片。大自然從不知道它昨天做過什麼----它也不在乎這個。它不會記錄所謂的成功、妙招或是有用之物。我們所有的生物加在一起勉強算得上是一個歷史記錄，不過，如果沒有大智慧，我們難以揭示或解密我們的歷史。
一個普通的有機體對其下層的運作細節沒有絲毫概念。一個細胞在對自己基因的瞭解上就如同無知少女。植物和動物都是小型的製藥廠，隨便鼓搗出的生化藥劑都會使基因泰克公司垂涎三尺。但是，無論是細胞、器官、個體也好，還是物種也好，都不會對這些成就追本溯源。知其然，不知其所以然----這正是生命所秉持的最高哲學。
當我們把自然看作一個系統時，並不指望它有意識，而是希望它能記錄下自己的所作所為。眾所周知，生物學有一條金科玉律，叫中心法則。該法則指出，自然沒有任何簿記。更確切地說，資訊由基因傳遞給肉體，但絕不可能倒推----從肉體回到基因。也即是說，自然對自己的過去是不留一絲記憶的。
18.2繞開中心法則
假使大自然能在生物體內雙向傳遞資訊的話，就可能實現以基因和基因產物之間雙向交流為前提的拉馬克進化。拉式進化，優勢巨大。當羚羊需要跑得更快以逃離獅口時，它可以利用由身體到基因的交流方式引導基因製作快腿肌肉，再把革新後的基因傳遞給後代。這樣一來，進化的過程將大大加快。
不過，拉馬克進化需要生物體能夠為其基因編制有效的索引。如果生物體遇到了嚴酷的環境----比如說海拔極高，它就會通知體內所有能影響呼吸的基因，要求它們進行調整。身體無疑能通過激素和化學反應把訊息通知到各個器官。如果能精準到司職的那些基因的話，身體也能把同樣的訊息傳遞給它們。然而，這正是缺失的那一步簿記活兒。身體並不記錄自己是如何解決問題的，因此也就不能確定到底是哪個基因被用來在鐵匠的肱二頭肌上給肌肉充血，或者哪個基因是用來調節呼吸和血壓的。生物體內有數百萬個基因，可以生成數十億個特徵----一個基因能生成不止一個特徵，而一個特徵也可能由不止一個基因生成。簿記和索引的複雜性將遠超過生物體本身的複雜性。
所以，與其說軀體內的資訊不能向基因方向傳遞，不如說由於訊息沒有確切的遞送目的，才使資訊傳遞受到了阻礙。基因中沒有管理資訊交通的中央管理局。基因組就是極致的分權系統----蔓生的冗餘片斷，大規模並行處理，沒有主管，無人監察各個事務。
如果有辦法解決這個問題又會怎麼樣呢？真正的雙向遺傳通訊將引發一連串有趣的問題：這樣的機制會帶來生物學上的進步麼？拉馬克式生物學還需要些什麼？是否曾出現過通往這一機制的生物路徑？如果雙向通訊是可能的，為什麼這種情況還沒有發生？我們能通過思想實驗勾勒出一種可行的拉馬克式生物進化學說嗎？
拉馬克式生物學十有八九需要一種高度複雜形式----一種智慧，而多數生物的複雜性都達不到這個水平。在複雜性富足到可以產生智慧的地方，譬如人類和人類組織，以及他們的機器人後裔，拉馬克進化不僅可能，而且先進。阿克里和利特曼已經展示，由人類程式設計的計算機能執行拉馬克進化。
在最近十年裡（指1984－1994），主流生物學家已經認可了一些標新立異的生物學家鼓吹了一個世紀的言論：如果一個生物體內獲得了足夠的複雜性，它就可以利用自己的身體將進化所需的資訊教給基因。因為這種機制實際上是進化和學習的混合，因而在人工領域中最具潛力。
每個動物的軀體都有一種與生俱來且有限的能力來適應不同環境。人類能適應比目前高得多的海拔地區的生活。我們的心率、血壓和肺活量必然也一定會自我調整以適應較低的氣壓。當我們轉移到低海拔地區時，同樣的變化就顛倒過來。不過，我們能適應的海拔高度是有限的。對我們人類來說，就是在海平面以上2萬英尺。超過這個海拔，人體自我調整的能力達到極限，無法長期停留。
設想一下住在安第斯高山上的居民的生活狀況。他們從平原遷移到一個空氣稀薄之地，嚴格說來那裡不是最適合他們居住的地方。幾千年的高山生活中，他們的心肺和他們的身體為了能適應高海拔環境，不得不超負荷運轉。假如他們的村裡出生了一個"怪人"，他的身體在基因上有處理高海拔壓力的更好方式----比如說，有更好的一種血紅蛋白變體，而不是更快的心跳，那麼這個怪人就有了一種優勢。如果怪人又有了孩子，那麼這種特徵就有可能在村子裡代代相傳，因為它有利於降低心肺承受的壓力。根據達爾文的自然選擇原理，這種適應高地生活的突變就開始主宰小村人群的基因庫。
乍看之下，這似乎正是經典的達爾文進化。但是，為了使達爾文進化能夠進行，生物首先必須在未得益於基因改變的條件下，在這個環境裡生活許多代。因此，是身體的適應能力使種群能夠延續到突變體出現的那一天，並藉此修正自己的基因。由軀體帶頭的適應能力（肉體適應性），隨著時間的推移，被基因吸收並化為己有。理論生物學家沃丁頓稱這種轉變為"遺傳同化"（geneticassimilation）。控制論專家格雷戈裡·貝特森稱其為"肉體適應性"（somaticadaptation）。貝特森將它與社會的立法變革相比----最初的變革由人民推行，然後才被制定為法律。貝特森寫道："明智的立法委員很少率先提出行為的新準則，他往往僅限於將那些已經成為人民行為習慣的準則確認為法律。"在技術文獻中，這種遺傳認證也被認為是鮑爾溫效應，以心理學家鮑爾溫的名字命名。1896年，他首次公佈這個概念，並稱其為"進化中的新因子"。
我們再來打個高山村落的比方，這次是在喜馬拉雅山，一個名為香格里拉的山谷。那裡的居民身體能適應最高達3萬英尺的海拔高度----比安第斯山的居民高1萬英尺----不過，他們也有能力住在海平面高度上。如同安第斯山的居民一樣，這種變異經過幾代的傳遞，刻寫到這些居民的基因中。拿這兩個高山村落來比較，喜馬拉雅山人現在獲得了一付更具伸屈性、更可塑的軀體，因此從本質上說更具進化的適應能力。這似乎有點像拉馬克學說的典型例項，只不過那些能最大限度伸展脖子的長頸鹿們能夠藉助它們的軀體來守護這種適應，直到自己的基因迎頭趕上。從長遠來看，只要這些長頸鹿們能保證自己的軀體適應各種極端的壓力，它們就會最終贏得競爭。
誰具有靈活的外在表現形式，誰就能獲得回報----這正是進化的精髓所在。一付能適應環境的軀體，顯然要比一付刻板僵硬的軀體更具優勢；在需要適應的時候，後者只能像等著天上掉餡餅一樣期待突變的光臨。不過，肉體的靈活性是"代價不菲"的。生物體不可能在所有方面都一樣靈活。適應一種壓力，就會削弱適應另一種壓力的能力。將適應刻寫到基因中是更有效的辦法，但那需要時間；為了達到基因上的改變，必須在相當長的時期內保持恆定的壓力。在一個迅速變化的環境裡，保持身體靈活可塑是首選的折衷方案。靈活的身體能夠預見，或者更確切地說，是嘗試出各種可能的基因改進，然後就像獵狗追蹤松雞一樣，緊緊地盯住這些改進。
這還不是故事的全部。左右著身體的是行為。不管出於什麼原因，長頸鹿必須先想要夠到高處的樹葉，之後不得不一次次地努力為之。人類則因為某種原因不得不選擇移居到海拔更高的村莊。通過行為，一個生物體能夠搜尋自己的各個選項，探求自己可能獲得的適應性的空間。
沃丁頓曾說過，遺傳同化或鮑爾溫效應，實際上就是如何將後天習得的技能轉化為先天遺傳的特性。而問題的真正癥結所在，則是自然選擇對特性的控制。遺傳同化將進化提速了一個檔級。自然選擇是將進化的刻度盤調至最佳特性，而肉體和行為適應性則不僅提供了進化的刻度盤，還能告知應該向哪個方向轉動以及離最佳特性還有多遠。
行為適應性還通過其他方式來影響進化。自然學家已經證實，動物不斷走出自己已經適應的環境，浪跡四方，在"不屬於"它們的地方安家。郊狼悄悄地向遙遠的南方進發，嘲鳥則向遙遠的北方遷徙；然後，它們都留在了那裡。在這一過程中，適應最初源於一種模糊的意願，而基因則認同了這種適應，併為之背書。
如果將這種起源於模糊的進化應用到個體學習上，則會滑向古典拉馬克學說的危險邊緣。有一種雀科小鳥學會了用仙人掌刺去戳刺昆蟲。這種行為為小鳥開啟了一個新的視窗。通過學習這種有意的行為，它改變了自己的進化。它完全可能通過學習，即使這種可能性不大，來影響它的基因。
一些計算機專家在用到"學習"這個詞時，所指的是一種不嚴格的、控制論上的概念。格雷戈裡·貝特森把軀體的靈活性看作是一種學習。他不認為由軀體進行的搜尋和由進化或思維進行的搜尋有多大區別。以此解釋的話，可以說"靈活的身體學習適應壓力"。"學習"應該是在一生而非幾代中獲得的適應。計算機專家並不對行為學習和肉體學習進行區分。關鍵是，這兩種適應形式都是在個體的一生中對適應空間進行搜尋。
生物體在其一生中有很大的空間重塑自己。加拿大維多利亞大學的羅伯特·裡德指出，生物能通過以下可塑性來回應環境的變化：
◎形態可塑性（一個生物體可能有不止一種肉體形態）
◎生理適應性（一個生物體的組織能改變其自身以適應壓力）
◎行為靈活性（一個生物體能做一些新的事情或移動到新的地方）
◎智慧選擇（一個生物體能在過去經歷的基礎上做出選擇）
◎傳統引導（一個生物體能參考或吸取他人的經驗）
這裡的每一個自由度都代表一個方向，生物體可以沿著它在共同進化的環境中尋找更好的辦法重塑自己。考慮到它們是個體在一生中所獲得的適應性，並能在以後被遺傳同化，因而我們稱這五種選項為可遺傳學習的5個變種。
18.3學習和進化之間的區別
人們在最近幾年才開始研究學習、行為、適應與進化之間那令人興奮的聯絡。絕大部分工作都是通過計算機模擬進行的。生物學家們曾經或多或少地輕視這些工作----不過情況已經今非昔比了。有一批如戴維·艾克利和邁克爾·利特曼（1990年）、傑弗裡·韓丁和史蒂文·諾蘭（1987年）這樣的研究人員已經通過模擬實驗明確無疑地揭示了會學習的生物族群是如何比那些不會學習的生物族群更快地進化的。這裡所說的學習，是指通過改變行為來不斷搜尋種種可能的適應性。用艾克利和利特曼的話說："我們發現，能夠將學習和進化融為一體的生物要比那些只學習或只進化的生物更成功，它們繁育出更有適應力的族群，並能一直存活到模擬實驗結束的時刻。"在他們的模擬實驗中，生物所進行的探索式學習實質上是一個對確定問題的隨機搜尋演算法。而在1991年12月舉辦的第一屆歐洲人工生命會議上，另兩位研究人員帕裡西和諾爾夫提交的實驗結果顯示，由生物群自行選擇任務的自導向學習具有最佳的學習效率，生物的適應性也由此得到了加強。他們大膽斷言，行為和學習都是遺傳進化的動因之一。這一斷言將愈來愈被生物學所接受。
更進一步講，韓丁和諾蘭推測，鮑爾溫理論最有可能適用於那些特別"崎嶇"的問題。他們認為："對那些相信進化空間中地勢起伏都有規律可循的生物學家來說......鮑爾溫效應沒什麼意義，而對那些質疑自然搜尋空間有著良好結構的生物學家們來說，鮑爾溫效應就是一個重要機制，它允許生物利用其體內的適應過程大大改善其進化空間。"生物體開創了屬於其自己的可能性。
邁克爾·利特曼告訴我說，"達爾文進化的問題在於，你要有足夠的進化時間！"可是，誰能等上一百萬年呢？在將人工進化注入到製造系統的各種努力中，要加快事物的進化速度，一個辦法就是向其中加入學習。人工進化很可能需要一定的人工學習和人工智慧，才能在人類可接受的時間尺度內上演。
學習加上進化，正是文化的一箋配方。通過學習和行為將資訊傳遞給基因，是遺傳同化；反之，由基因將資訊傳遞給學習和行為，就是文化同化。