生命世界中的相互作用效應(2 / 3)

化石記錄證明是非連續的,而“缺少的鏈節”更像是由於自然界所致,而不是由於資料的不完整所致。間斷平衡理論斷言,新物種

棗隨物種係統的分裂而產生;

棗進化非常迅速;

棗在祖先物種形式的一種小次群體中出現,

棗起源於祖先生物物種的地理範圍中的一小部分地域(與周圍環境相互隔開的孤立地方)。

間斷理論聲稱,進化是在物種和群體上,而不僅僅是在單個繁殖者上起作用。個體的變化對新物種的出現並沒有重大的貢獻,經典達爾文主義機製的作用主要是使個體適應於它們的現存小生境。當環境改變和現存的小生境消失時,物種就傾向於滅絕棗“與周圍相隔離的孤立物種”侵入統治中心並作為新的優勢物種取而代之。

但是,對進化的突然爆發的讚同和對進化的漸進論的拋棄並不排除進化中的隨機因素;然而,即使在“非適應性和非選擇性漂移”的現代概念形式中,偶然性在進化過程中仍是一個有疑問的因素。進化是如何能夠通過偶然性來產生基因組變化的,而這種變化恰恰可以保證新物種具有生存能力?對於突變而言,產生一個或幾個有利於生物體的變化是不夠的;它們必須產生出一整套變化。例如,羽毛的進化並不能產生能飛的爬蟲類,骨骼結構和肌肉組織方麵的徹底變化也是需要的,而且還需要更快地新陳代謝,以便有充夠的體能支持飛行。自身的每一個革新似乎不大可能都提供進化優勢,相反,它倒更可能變得不適應而最終滅絕。

統計概率計算的結果否定了以下假設:進化可以通過對現存物種遺傳基因的逐級隨機選擇過程而達到。如果一個具有重大意義的進化步伐(如眼睛或其他器官的發育)在現實的自然界中出現了,那麼必定已經產生了嚴格的按前後順序排列的變異步驟。然而R·J·吉爾遜(R.J.Gilson)指出,對嚴格的數字序列進行12次連續試驗,在12次中恰好出現某種預期的結果的概率(例如連續擲骰子)是1:1212。這就使得通過自發的變異產生有活力的新物種的概率小得微乎其微。

當然,我們必須考慮到進化並不是一種投擲事件,它通過不斷的試錯過程向前進,不斷的重複過程提高了出現某一給定的步驟順序的概率。例如,如果產生某一有活力的新物種所需要的步驟在數目上僅僅是12步,而且如果它們重複一百萬次,那麼它們出現的概率僅僅是10-7。但是,這低估了所需變異的複雜性,具有重大意義的進化發展,如產生眼睛或飛行能力,需要的步驟遠遠不止12步。如果我們假定需要僅僅100個步驟,那麼它們隨機出現這些所需步驟的概率就是100-100(即10-200)。

與在實驗室中不同,模擬相互作用過程的大型計算機每秒鍾可以進行10億次運算,進化過程的重複數嚴格地與自然界中的極限相對應。在有限的時間跨度內不可能有無限次嚐試:我們合理地假設產生進化的嚐試的最大次數是1011,這等於假定在把現代同寒武紀隔開的6億年中,每幾小時就出現一次變異。把100個步驟按嚴格的序列出現的概率(即10-200)同假定有1011次嚐試這兩者結合起來,我們就得到概率10-200×1011=10-189。如果考慮到以下事實,這個已經是微乎其微的概率還會更小:

在過去的6億年中,並不像假定的那樣,變異嚐試每隔幾小時就產生一次,而且

在自然界中要產生有活力的突變體,需要的不僅僅是一百個步驟,而是數以千計的高度協調的步驟。

M·斯恰真伯格注意到,如果某人要相信單純的偶然性能產生作為高超飛行機器的鳥所需要的所有變化,或者要相信在恐龍滅絕後隨機的變異可以導致哺乳類動物產生(假定哺乳類動物是沿著魚類到爬蟲類的坐標軸從恐龍逐漸向上進化的結果)的話,那麼他就需要一種對達爾文理論的幾乎是盲目的信仰。斯恰真伯格得出結論說,進化明顯地同古爾德的偶然性學說相抵觸。G·賽蒙蒂(GiuseppeSermenti)同意上述觀點,他說,很難相信小的隨機突變和自然選擇就可以從阿米巴產生出恐龍。

較大的進化新事物似乎不大可能來自於較小變化的逐步積累:對於物種基因型的隨機變化來說,不同的可能性太多,物種間可觀察到的跳躍太大,不可能用它們來解釋可觀察到的進化過程。我們必須假定,連續的適應並不是受自然選擇影響的隨機突變的結果,宏觀進化也並不僅僅是隨機產生的和自然選擇引起的微觀進化的簡單累加。雖然自然選擇在進化中扮演著一個角色(明顯不利的變化不會持續下去,而這對於可觀察到的生物體和環境之間的相互適應是有好處的),但自然選擇甚至不能把生物體引導到繁殖的兩性模式。桑德斯(Saunders)爭辯說,這種機製盡管提供了明顯的長期優勢(有利的變異可以很快地傳播),但它卻具有同樣明顯的短期劣勢:由於在產生後代方麵涉及到雄性,因此就減少了後代的平均數目。所以說自然界中的選擇是一種消極的而不是一種積極的因素:它雖然把不適應的變異體給淘汰了,但它並不能保證會產生出具有適應性的突變體。如果情況確實是如此,那麼生物群體中的基因變化就並非是從完全隨機的突變體中進行選擇的問題。相反,正如霍所說:“漸成說係統的動力學結構有組織地‘選擇’那種相互適應的‘響應’和作用”。她斷言,有機體和環境是緊密地相互聯係著的,從社會文化層次直到基因組DNA均是如此。

雖然現在新達爾文主義者已考慮到並在特殊場合堅持環境係統對生物物種進化的影響,但他們並沒有對之作出具體解釋。③處在某一等級體係中的高層次係統(象群落,群體和地域生物係統)是如何能夠同處在另一等級體係中的低層次係統(象基因,有機體和編碼在基因組中的遺傳信息)相互作用的,單靠達爾文主義的觀點來說明看來是無能為力的。

三、有機體的內構成

現在看起來,有機體不僅與它自己特定物種的形態結構有關聯,而且也與把它嵌入到環境中的動力學係統和構型有關聯。雖然在經典達爾文主義中變異被說成是有機體的內在因素,而選擇壓力是外在因素,但在對綜合理論的後達樂文主義觀點中“內部的”和“外部的”之間的區分變得非常模糊。R·利瓦廷(RichardLewontin)斷言,進化過程既內在地又不可分割地同有機體和環境聯係在一起;S·奧亞瑪(SusanQyama)則把進化的單元看作是完整的“發育係統”,它包括細胞的核與細胞結構,也包括數不清的細胞之外的影響;它還包括整個有機體與影響其發育的各方麵的環境因素,這些環境因素從胚胎從的其母體中汲取的化學物質直到影響有機體各階段成長和變異的社會關係。

按正在出現的後達爾文主義觀點看,有機體是一個完整的整體,用霍的話說,對它的環境是透明的。這種透明性不可能用物理學和生物化學詞彙來解釋:它包含把有機體和其適應的地域環境互相聯係起來的一組精確和完整的信息網絡。這表明了存在一種從內部構成有機體的多維信號傳輸場。

正如已經指出的那樣,自從A·格維斯切(Alexan-derGurwitsch)在1920年提出他的形態基因場(themorphogeneticfield)概念後,場概念就成了生物學中的研究對象了。格維斯切之所以要提出場概念,是因為他注意到,在胚胎發生中單個細胞的作用既不由它們自身的性質決定,也不由它們與相鄰細胞的關係決定,而由涉及整個自組織係統的因素來決定。他提出了一種由單個細胞的力場產生的係統範圍的“力場”。盡管一開始格維斯切聲稱這些場是非物質性的,但後來他允許這一概念可以過渡到用物理學語言來表達。

早期的生物場概念是由好幾個生物學家提出的,他們中有俄羅斯的N·K·科爾切夫(N.K.Kolchov),匈牙利的E·鮑耶(ErvinBaurer)和維也納的P·維斯(PaulWeiss)。C·瓦丁頓(ConradWaddington)和R·托姆(Ren門hom)通過把這種場看作是由結構穩定性的區域所組成而把生成過程同幾何形式聯係起來。B·戈德溫(BrianGoodwin)給出了關於生物場與動物和植物的生長過程結合在一起的許多證明。根據這種觀點,場是有機組織形式的基本單元,分子和細胞僅僅是複合單位。

場能解釋生物學中的多種生成和再生過程,它似乎變成了後達爾文主義理論的中心概念。最近的證據表明,輻射場一般地作用於物質,而特別地作用於生物有機體。D·傑迪斯和普賴普拉特(Preparata)已經證實,超過強度的臨界閾限,周圍的輻射場就會影響象水這樣的物質中的過程,也會影響生物有機體組織(按重量計80%是由水構成的)中的過程。普通分子和其他微觀組分通過短程靜態力(氫鍵,倫敦力,範德華力)相互作用,而電磁力對它們的相互作用的貢獻很小,因此通常情況下可以忽略不計。然而,當組分的數目相對於依賴相互作用的波長λ的量而言很大時(即,在微觀組分中平均距離δ與λ相比可以忽略時),那麼物質的基本構型和電磁場就變得不穩定,係統進入一種稱之為“超輻射真空”的新構型。在這裏絕大多數組分通過隨時間振蕩的電磁場保持同相,

如果作為相幹範圍基礎的電磁場振蕩是由量子運動而產生的標量居間作中介的,那麼生物組織(以及水和其他物質)就是由把它們的狀態和構型空間進行編碼的幹涉圖像“內構成”的。最初的效應也許是非常微妙的,它通過有機體的輸入感應性來發揮作用,並由混沌動力來放大。結果,有機體就以其自身物種的特殊形態的波函數,以及群落和生態係統(有機體居於其內)的複雜波函數來內構成自身。這樣我們就可以和D·傑迪斯一起來考慮這樣的可能性:在幾百微米的宏觀領域內輻射場和生物組織敏感組分之間的相幹相互作用產生了有序的結構。這些結構可能在組織生命物質中起一種基本作用。

在這裏我們可以用有機體的產生和再生這兩個主要例子來說明場的可能效應:一個是胚胎發生,另一個是神經係統的發生。

胚胎發生構成了一種複雜的和部分混沌的係統。在細胞分裂和細胞多樣化過程中涉及極其複雜的過程,它要求細致的和精確的調製,這種調製不可能用穩定吸引子來勾勒,它也不太可能僅由遺傳基因來支配。調製更像是DNA編碼細胞和“非遺傳的”環境之間的相互作用的結果。

在胚胎發生的有關內容中,非遺傳環境的概念最初是瓦丁頓設想出來的,他是要說明複雜的背景由基因、環境和形態發生場的結構所構成。這一背景限定了對胚胎起作用的吸引子,使它能夠選擇其發育所需要的動力學道路。按照現行的解釋,它就是起形態發生場作用的量子真空全息場。若細胞的發育係統是顯著混沌性的(因而是超敏感的)係統,那麼編碼在真空層次上的信息就可以被用來解釋胚胎發育和分化的精確調製問題。按照這一觀點,胚胎發生是DNA編碼細胞,母基的生物化學物質以及貯存和傳輸量子真空全息圖樣的標量介質電磁波譜之間進行相互作用的結果。

在考察這一論點時我們應當記住以下事實:組成發育胚胎的細胞構成具有明顯混沌動力學特征的原子和分子的動力學構型。和其他所有混沌係統一樣,動態的非決定性的整體對其內部和外部參量的微小變化具有高度的敏感性。波及係統的無法測量的細微漲落可能會對進化產生可測量的(事實上是決定性的)效應。量子真空相互作用理論認為,這種超敏感的發育係統處在多維波形的連續相互作用中,而這種多維波形又由於特定物種的有機體的產生而轉換到真空全息場中去。胚胎的混沌動力學係統記錄下這一微小的輸入,並把它轉換到對具有進化偏向的軌道的精確選擇上。由於分化道路之間的相互影響,人們可以看到來自場的反饋,它控製了不同組織的生長速率和合成不同蛋白質的時間。胚胎沿著與其物種形態相一致的道路發育,這顯現出是相互作用的場引導的結果棗是胚胎與周圍生物場“聖舞”的結果。

人類的大腦皮層包含大約100億個神經元,這些神經元組成約1000萬億個關係紐帶。在它們的形成過程中神經導管產生精確的協調過程,該過程產生了一種令人驚異的極複雜的大腦皮層覆蓋物。然而,生成這六層覆蓋物的方式並沒有遵照任何預先設定的程序。神經元在皮層內和皮層之間運動具有高度的自由,許多神經元在它們創生的結構還未達到成熟之前就死亡了。它們在與其他神經元相互連接的點上形成的樹狀突集合成了複雜的腦的活樹體,這種活樹體有70%的交迭。要確定任何給定的神經鍵來自那一個神經元是不可能的,而且每當一個神經元把其軸突伸出去與其他神經元連接時,它就會向四周分開,以致於人們不可能斷定它先前的狀態和連接。

神經元的連接在同卵雙生體方麵不同,並且對同一個體的不同部位也有差異。即使對像水跳蚤這樣的簡單有機體而言,遺傳學上完全相同的神經元結構也隨個體的不同而不同。而在單個有機體內部(例如兔子的小腦),決不存在按非常精確的相同方式重複的兩種結構。由於這些看上去似乎是隨機的變化,因而每一個腦或神經係統都顯示出在特定細節上各不相同的神經元圖樣,即使它們的最終功能是類似的或近似相同的。

埃德曼注意到,神經係統中產生的連接數是非常巨大的,根本無法用任何遺傳信息的量來計算。這些神經鍵產生的方式也不能依賴於建立在DNA編碼信息基礎上的以機械方式運作(猶如在圖林機上)的形態動力學,它還需要其他形式的組織編碼。正如埃德曼所堅持的,那種備選的密碼不可能是通過試錯過程而對神經網絡進行的一種達爾文主義的選擇。正如霍伊爾盲人玩魔方的例子和埃德曼自己根據達爾文的不同觀點所做的實驗所顯示的,用計算機模擬神經胚的形成,如通過隨機過程產生可觀察到的結果,那麼所需的時間就遠遠超出了實際的時間區間。人們更有理由去尋找一種場,這種場雖然微妙但能有效地引導神經胚在自我組織動力學基礎上的形成。