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发信人: qpcwth (独翅鸟), 信区: Science
标题: 2.2 非线性行星
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年12月26日19:47:24 星期三), 站内信件

自生结构的反馈特性兴许不应该令人惊奇，因为地球上的生命从一开始就靠反馈相互联
系得已建立。这种相互联系——它也不应该令人惊奇——根植于浑沌。
请回忆发生在芒德勃罗集边界处令人惊心动魄的复杂性。现在，把此种纯粹数学迭代的
螺旋体形态，描绘成曾经泛泡和凝结于原始地球之上的一种化学隐喻。
按照美国国家航空和航天管理局阿迈斯研究中心舍伍德·张(Sherwood Chang)的观点，
在地球这颗行星上产生生命的耗散结构，可能发端于存在高能通量的固态、液态和气态
表面之间的浑沌介面。有的科学家推测，在这一浑沌连结处，象别洛索夫扎鲍京斯基
反应那样的自催化化学结构构成一种原生命，并且早期地球上活跃过此种反应的许多变
种。作为对远离平衡环境的反应，这些原始自催化、自指称、自相似结构的后裔相互联
结，形成较大的反馈环结构，叫做超循环。RNA就是一个超循环结构。
RNA及其重要后裔DNA的出现，在出生于浑沌的自相似性框架中是崭新的阶段。通过RNA和
DNA ，超循环能够自相迭代和复制，从而得到大大强化。由于DNA的复制过程还产生变异
，故相互作用不但复制同样形态，而且产生大量新形态。RNA超循环产生的微生物特别
适应早期地球的恶劣条件。
首先栖居于我们地球并仍然栖居于此的种类繁多的微生物，通过消费周围的DNA片段而适
应。靠吸取新DNA片段或抛弃旧DNA片段，更新其遗传密码的简单手段，可改变细菌的“
菌株” 。运用这一方法，细菌改造了地球。此方法使由不同细菌菌株组成的群队相互耦
联，一个菌株的废弃物成为另一个菌株的食物源。
系统理论家埃里克·詹奇(Erich Jantsch)曾经指出，如果进化的动力仅仅是适应，那么
进化变易应当到细菌为止。细菌的DNA反馈机制，使之能够以惊人的速度突变并适应种
种不利条件。但进化看起来还具有其它动力，詹奇认为，其中之一可能是纯粹的“生命
之强化” 。在强化的下一阶段，生物反馈进化为全新的形式。
波斯顿大学微生物学家林恩·马古利斯(Lynn Margulis)提出的一个革命性进化反馈理论
，在科学家当中赢得的支持率正日益增加。马古利斯认为，220万年前出现的“新型细
胞”不是基因突变、而是共生的结果，它们成为如今存在于一切多细胞植物、多细胞动
物的细胞的基础。它不是因适者生存而残酷竞争的结果，而是合作的产物。她在与儿子
多里昂·萨根(D orion Sagan)合著的书《微观宇宙》(Microcosmos)中写道：
［GK2!］〖HTK〗强者获胜的竞争比合作的压力要大得多。但某些外表懦弱的生物体因成
为集体的一部分而在长跑中幸存，而那些从不学习合作技巧的所谓强者，却被弃入进化
灭绝的垃圾堆。
大多数生物学家虽然一开始对此表示怀疑，但现在都赞同马古利斯的观点：当共生耦合
的微生物对因蓝细菌(对大多数细菌生命、包括蓝细菌本身有毒的废物)在世界范围释放
造成的 “ 大屠杀”作出反应时，进化取突然性跃变形式。污染毒物是氧。顾名思义，
“氧大屠杀”导致细菌大量死亡，造成产生新菌株的突变。有的细菌为脱离这致命的气
体钻入地下；有的发展出“呼吸”氧的能力；有的则参与导致进化过程中一个全新阶段
的反馈关系。
马古利斯猜测，当制造氧大屠杀的其中一个蓝细菌碰上另一个找食物的细菌时，这个阶
段由共生而触发。宿主细胞因细胞中突然出现氧，通过围绕其DNA形成核膜，达到自我
保护，这就创生了第一个成核细胞。
第二次侵害——这次由侵入宿主的棒状〖HTH〗吸氧细菌造成——引起截然不同的共生
变化。马古利斯认为，在与吸氧入侵者的争斗中，宿主最终与入侵者形成反馈环，入侵
者留了下来，两者都由反馈得到最大好处。这种关系既使宿主能够把氧作为能源，又给
棒状入侵者一个持久供给的环境。共生证明了自生结构为了保持原样而作出改变的原理
。它还显示了反馈耦合发生的一条奇特途径：在这里，抵制入侵者的行动却造成产生结
合的相互作用。
按照马古利斯的理论，两个菌株间的共生匹配最终变得相当完善，只有微弱的迹象泄露
入侵者独立的起源。迹象之一是：非共生的棒状入侵者的现今后裔——叫做线粒体——
成为我们细胞的永久组成部分，而且它们继续拥有它们自己独立的DNA。
马古利斯认为，当成核宿主细胞被喜阳光的、产氧的蓝细菌所入侵时，植物王国以类似
的过程孕生。“据信”最终的反馈相互作用使蓝细菌以叶绿体的形式留下，使新细胞具
有从水和阳光中汲取能量的能力，然后，新细胞连同细胞的线粒体一道，呼吸叶绿体的
毒物。叶绿体也有它自己的DNA。
根据马古利斯，快速运动的螺旋状螺旋体细菌构成另一种入侵转变融合。如果她的
观点正确(许多生物学家不接受她这部分理论)，则螺旋体与其宿主细胞进入特定类型的
反馈关系。它们变成能产生新的成核细胞的鞭毛和纤毛。它们也变为微管，即细胞内能
实现许多功能 (从跨细胞传送化学信息和分泌物，到配合核内染色体的分裂)的索状结构
。马古利斯认为，在进化进程中，细胞中的微管还进化形成轴突和树突——神经元冒尖
的那头。于是螺旋体和宿主细胞间的初始反馈最终促成了大脑的发育。一个颇有讽刺意
味的结局。螺旋体因其快速流动性而著称。一方面，使之变形为脑细胞的过程迫使其放
弃这一特征，并稳定不变。另一方面，它们以前的特征又得以保持。为了相互结合并在
我们的头盖骨里基本保持不动，它们成为地球历史上传递最快的反馈网络的器件。现在
，在电信号的触发下，它们不通过原始软泥自旋，而通过时空的极致自旋——恰如人类
思想闪电般快的流动性。
给细胞以运动、传导光合作用并利用氧从化学上“咀嚼”其食物等能力的共生反馈系统
，最终仍然导致其他类型的反馈系统——例如，性。马古利斯和萨根指出，“同共生一
样，性是普遍现象(混合匹配原理)的一个表现。两个成熟的、适应的生物体或系统或
物体相结合，重新作用、重新发育、重新确立、重新适应，从而出现某种新事物。”
最后，共生进化的、有性繁殖的新细胞彼此耦合，开始特化，产生新的机能。具有纤毛
的成核细胞可能与第二个细胞结合，于是解脱该细胞的微管而以其它方式发育，比如，
发育成感受器。多细胞植物和多细胞动物的长期进化便开始了。
马古利斯推断，尽管我们可能把自己当作自主的存在物，我们从头到脚都是靠共生合作
彼此相联系的一族微管。事实上，一切生命都是一种合作形式，表达了来自浑沌流的反
馈。按照这一思路，黄帝的王国得以建立，这个王国不是靠殊死的竞争，而是靠渐次扩
张的和谐来维持。
马古利斯令人信服地指明合作对于进化变易是一个强有力的机制，她向年青一代理论工
作者呼唤新的进化观。虽然达尔文的起源理论肯定可以阐释成集生物之间合作之大成，
但对进化的通俗和科学理解却长期注重其反面——自然之平衡是生物之间(导致“适者
生存”的)激烈竞争的结果。
然而，注重点比较简单的转移，会引发世界观剧烈的转换。哲学家罗伯特·奥格罗斯(R
ober t Augros)和物理学家乔治·斯坦休(George Stanciu)在他们合著的书《新生物学
》(The Ne w Biology)中，作出了用一系列证据和实例把这一转移引入观念的尝试。
图21 从细菌向多细胞生物的共生进化的马古利斯示意图。她指出，我们是作为一族
合作的微生物进化的。
实例之一：自然界的竞争模型预言，两个种的类似动物必须为可得到的食物和空间而相
互斗争。但是观察表明，实际上此种斗争非常罕见。例如，在英国，两个种的鸬鹚设法
改变它们的饮食和居处，以免彼此相互竞争。尽管两者筑巢方式相似，其一的巢穴高高
在悬崖上或船舷上，而另一却选择狭窄的突礁，在低处筑巢。两个物种非但不竞争，而
且与整个环境发生关系，它们彼此以开辟不同小生境的方式和平共处。
实例之二：表面上看，物种内的优势造成自然之竞争精神的强烈印象。狼、牛、鸟——
据说都有优势等级。不过，作为一个避免有害竞争和冲突的巧妙手段，这一结构可从反
面来看。一俟确立哪个动物较强，一个物种雄性之间的优势竞争往往就得到解决。一旦
结局明显，竞赛便结束。这一安排实际上不能视为竞争方式，而是为了避免冲突的合作
方式。在冲突中，强者虽胜过弱者，不管怎么说，两者都可能受到伤害。
实例之三：达尔文的物种竞争理论建立在这样的前提之上：物种种群将无限增长，除非
靠自然界那无情捕食和饥饿来加以限制。达尔文本人用“理论估算”支持这一前提，而
这一估算是他根据“疯狂繁衍”的优势动物种群个例(如第3章讨论的兔子和舞毒蛾种群
)作出的。但自然界发生的物种似乎以调节其自身种群数的方式融于环境。种群以极限
环形式自然存在。对白尾鹿、驼鹿、野牛、麋、加拿大盘羊、野大白羊、河马、狮子、
灰熊、海豹、抹香鲸和其它许多物种的研究表明，种群靠降低或提高依赖于种群密度的
出生率或头胎繁殖岁数来实现这一自我调节。当科学家试图从一个地区中迁走一个物种
时，种群依然保持稳定，因为邻近地区来的动物填补这个空白(在下一节里，我们将看
到大脑中的神经元如何做类似的事)。因此，自然界并没有那么多“张牙舞爪的血腥味
”把种群维持在限度内，因为对于种群，存在一个明显的自然规模，正如对于个体生物
，存在一个自然尺度一样。种群的规模取决于它通过反馈与整个环境其它物种和生态源
相关联的方式。这之所以讲得通，乃因为物种首先经过反馈与整个进化着的环境一道进
化。如果人类不加干涉，很大程度上正是调节性反馈和非暴力性反馈维持一个种群的数
目。〖ZW(*〗达尔文和华莱士看了托马斯·马尔萨斯(Thomas Malthus)的《人口论》(
essays on population)后，都得出竞争导致适者生存的原理。马尔萨斯把生存竞争看
作区分弱者、懒人与勤快人、有劳动力者的自然方式。贝特兰·罗素(Bertrand Russe
ll)指出，达尔文利用马尔萨斯那把一切生命都描述为从事无情竞争的放任主义经济理
论，将自然拟人化了。但是，推广马尔萨斯理论，能够无意导致我们对自然(包括，在
其它事物中，我们自己的暴力本性)认识的严重歪曲吗?例如，人类消灭其他物种的趋势
，为领土或性殊死战斗，以及向自己的同类开战，很少是“自然界的”动物本能的结果
，而更多是人类文化非自然异化的结果，这是可能的吗?倘使我们撇开达尔文那“自然
如人故人如自然”(循环)类比，我们可能不难观察到，动物捕食那些侵略的、似乎暴力
的行为，实际上并不是人类暴力的镜像。饥肠辘辘的狮子迅速捕食牛羚，存在着使狮子
捕食进入亢奋态从而减小痛苦的自然机制。相反，我们深恶痛绝的那种人类暴力虽很少
直接吞噬它所杀死的东西，却充满了苦难。与动物侵略不同，人类侵略几乎总建立在自
我(人类意识和文化的一大发明)之上。不管新生物学还有哪些不是，它肯定已经能够就
达尔文理论相伴的以前毋庸置疑的几个前提，提出质疑了。)
虽然大多数科学家不赞成由整体反馈途径表达的注重点转移，但对正统的达尔文主义，
越来越多的人试图提出一个科学的替代物。
奥格罗斯和斯坦休的新生物学是一个尝试。著名进化生物学家斯蒂芬·杰伊·古尔德(S
teph en Jay Gould)通过重新阐述俄罗斯学者彼得·克鲁泡特金(Petr Kropotkin)的某
些思想，作出了另一个尝试。古尔德指出，克鲁泡特金解释《物种起源》(Origin of
Species)的方式与欧美科学家完全不同。克鲁泡特金确实找到了自然中合作而非竞争的
达尔文证据，用作他的著作的书名《互助》(Mutual Aid)。“如果我们……问大自然，
”克鲁泡特金写道：“ ‘谁是适者：是那些彼此不断交战的，还是那些互相支持的?’
我们立刻看出，那些习得互助习惯的动物无疑是适者。它们具有更多的生存机会，它们
在其各自的等级中保持最高的智力和体能发育。”古尔德注意到，克鲁泡特金是在去西
伯利亚和满洲北(在那些地方，他观察不到几种动物为生存而进行剧烈的斗争)旅行之后
，提出他的达尔文解释的。古尔德说： “有人可能认为，［动物行为的］争斗实例已经
误传为占优势。兴许合作和互助是生存斗争更为普通的结果。在大多数情况下，兴许共
处而非竞争导致较大的成功繁殖。”
连十分激烈地抨击过普里高津的那位还原论科学家海因茨·佩格斯都认识到，对于我们
在生物学中观测到的秩序，达尔文理论的阐释很有局限性，而且可能有漏洞。
在他1988年去世前出版的著作《理性之梦》(Dreams of Reason)［ZW(］《理性之梦：这
世界属于会做梦的人》，牟中原、梁仲贤译，台北：天下文化出版公司1991年。［ZW
)］中，佩格斯指出，由于达尔文，“我们把自然选择(从无数无用突变体中精选优秀
的、有用的突变体) 当作生物系统中秩序的唯一来源。但这个观点正确码?”佩格斯援引
宾夕法尼亚大学的斯图尔特·考夫曼(Stuart Kauffman)设计的基因组(基因)系统计算
机模型指出，相互作用着的基因复杂系统“呈现比我们设想的〖HTH〗自发得多的秩序
，一种进化论忽视了的秩序”(考夫曼语，着重号为引者所加)。考夫曼认为，这一新型
进化成序原理对“试图了解此种自我成序如何与自然选择相互作用、如何使自然选择成
为可能、如何引导和限制自然选择……”的科学家们构成挑战。“生物学家完全知道自
然选择，但从未考虑选择如何与复杂系统的集体自序化特性相互作用。我们正在闯入处
女地。”
密切注视生命物质通过相互依存自组织和进化的途径，已使注重点从进化的传统概念转
移到一个叫“共济进化”(coevolution)的新概念。共济进化的例子俯拾即是。例如，
祖传谷物墨西哥类蜀黍起初是墨西哥高原上一种普通自足禾本科植物。为了愈来愈大的
谷粒，人们选择它，培育它。如今，它不再是自足体了，需要人们用手指剥去它那厚厚
的外壳。没有这种作主食的谷物，人们也过不好。在共生反馈之舞中，这两个物种共济
进化。
共济进化能作为自然如何变化的首要解释而替代达尔文进化吗?大多数正统生物学家再次
抵制此种想法。他们的部分论据在于相信，我们关于生命的所谓砖块DNA分子日益增长
的知识，支持突变体靠竞争清除和靠基因传送的图景。但即使在这里，共济进化反馈方
式也正发起一个挑战。
多数进化科学家相信，在个体内，DNA是一个确定的蓝图。当然，遗传密码如何表达自身
，依赖于发育中的生物和环境之间的反馈环，但已假定极限由遗传密码设置好了。例如
，研究人员宣称，有的人因其基因，注定要肥胖。不管他们吃多少，其遗传预置将起支
配作用。
说基因是决定性的，是什么意思?与马古利斯共同从事研究的一位科学哲学家盖尔·弗莱
施卡(Gail Fleischaker)指出，生物学家通常声称基因是生物的成序因子，但是这样的
声称“ 毫无根据”。弗莱施卡说，生物体中的变易可与基因变化〖HTH〗相关联，但那
只表明，基因的变化会影响或破坏整个生物系统的运作。它并不显示，基因的结构〖H
TH〗促使系统运作或使系统运转。没有任何一个分子或一类分子可以说〖HTH〗决定生
物系统的秩序。
倘若基因不是决定性的，它们就不能成为进化变易的关键。这是根据严肃事实提出的。
数十年来，研究人员已用X射线和其它能产生突变(即产生种种畸变和变异)的手段轰击
果蝇的DNA 。但这些突变均不足以创造新的蝇种。顺便提一句，新达尔文主义关于突变
和遗传变异的逐渐积累最终导致新物种的观点，亦未得到证据的支持。诚如著名生物学
家(如古尔德)指出的，岩石中的残骸表明新物种好象是相当突然出现的，显然不象积累
变异的结果。奥格罗斯和斯坦休认为，变异(物种DNA的突变)“并非是达尔文设想的进
化变易之源。它的功用在于，让物种既不灭绝又不进化地进行调整。”也就是说，相对
不变的基因蓝图中的积累突变，本身不产生新物种。新物种产生于某个不同的过程。
另一种证据也对基因蓝图的还原论图景提出疑问，暗示此种类比可能错了。建造会议中
心的承包商，按照蓝图来组织建筑材料。一旦建筑物完工，蓝图往往用来设置布线、管
件或建筑部件。但倘使蓝图象外部天气，一天变一个样，又会怎样?
按照遗传学家巴巴拉·麦克林托克(Barbara McClintock)的看法，此种事情事实上正在
我们自己体内的DNA上发生着。麦克林托克的传记作者、数学生物学家伊夫林·福克斯
·凯勒(Ev elyn Fox Keller)认为，麦克林托克的发现将构成“生物学思想革命”的基
础。
通过研究玉米(印度谷物)，麦克林托克发现，染色体上的基因实际上自相移动或“转座
”；它们甚至表现得相对于环境压力而变。麦克林托克提出了遗传程序不一定在每个个
体上都不变的似怪非怪思想。本世纪70年代末，其他遗传学家找到所谓的“跳跃基因”
，从而证实了麦克林托克早先的研究。然而凯勒指出，在这一点上，多数遗传学家并不
认为这些转座基因蕴涵一场革命，尽管有的遗传学家开始认识到，在“如今发现的染色
体动态特性和早先的［还原论］静态观念”之间存在着基本矛盾。凯勒写道：
［GK2!］〖HTK〗 ……还没有人能彻底解决这一矛盾。是否有必要重新考虑基因组内部
的关系，探索内部反馈如何产生有计划的改变?或者是否有必要重新考虑基因组和环境
之间的关系，探索DNA如何对环境的影响作出响应?抑或两者都需加以考虑呢?
毫无问题，遗传机构是遗传信息基本稳定性的保证。同样毫无问题的是，它是一个十分
复杂的系统，其反馈形式比早先认为的要复杂得多。未来或者会显示，它的内在复杂性
能够使它不仅为生物的生长周期编制程序，能精确地世代进行复制，而且在环境压力足
够大时，又能自行重新编制程序——从而产生从生物的经验得来的“学习”效应。这一
图景确实可能是够激进的。(译文参考了赵台安、赵振尧译：《情有独钟》第213-214页
，三联书店198 7年。中译本未译出原书副标题“巴巴拉·麦克林托克的生平和工作”。
——译者注 )
这个激进的图景正在发展之中。1988年，哈佛公共卫生学院的约翰·凯恩斯(John　Cai
rns )及其同事证明，当缺少一种代谢乳糖的酶的细菌被培养在乳糖介质中时，有的细菌
会发生突变，从而使之能够产生这种酶。这种突变违背久已确立的分子生物学中心教条
，即细胞中的信息只能单向流动——从基因到RNA到蛋白质和酶。在这里，信息却反向
流动。被特定基因编码的酶〖HTH〗反过来改变基因本身。
因此，在许多层次上，DNA密码与其说象蓝图，不如说更象一个维持负反馈(它能保持稳
定) 与正反馈(它能放大变化)平衡的精致的反馈中继中心。作为秩序和浑沌交界处的居
民，DNA 反馈与个体组织内外的其它反馈相耦合——维持和变换我们这颗行星上生命的
合作过程、共济进化过程的一个实例。
对詹姆斯·洛夫洛克(James Lovelock)这位英国科学家(他有时是林恩·马古利斯的合作
者) 来说，地球本身就是由所有这些相互联系的反馈创造的一种生命形式。洛夫洛克已
经使反馈和共济进化概念达到令人目眩的高度。按照他的该亚(Gaia)假说，地球上大约
有四万亿物种以此种方式和谐地共济进化，我们地球本身实际上是刘易斯·托马斯(Le
wis Thomas)( 参见托马斯著《细胞生命的礼赞》第3页，李绍明等译，湖南科学技术出
版社1992年。另外两种中译本为：《顿悟：生命与生活》，吴建新、刘洪译，上海文艺
出版社1989年；《观海窥天：现代生物学的启迪》，胡寿文译，商务印书馆1994年。—
—译者注)所说的巨大“单细胞”的自生结构。
洛夫洛克是一位无固定职业大气科学家，是一种用来收集数据的电子俘获装置的发明者
。雷切尔·卡逊(Rachel Carson)就环境污染问题写就的“重磅炸弹”《寂静的春天》
(Silent S pring)，(中译本《寂静的春天》，卡逊著，吕瑞兰译，科学出版社1979年；
另见温继荣、李文蓉译，大中国图书公司1970年。——译者注)，就建立在此种装置采
集的数据的基础之上。
20世纪70年代后期，洛夫洛克受美国国家航空与航天管理局之邀，设计一个探测火星上
是否有生命的方案。这位英国科学家认为，应在火星大气成分中寻找火星生物的证据。
但是首先，有必要研究地球这颗行星，他知道生命在此留下了踪迹。这项研究使他得到
一些值得重视的认识。
第一，洛夫洛克为组成我们大气气体的不寻常组分所震惊。同时产生的甲烷和氧就是一
个例子。在正常条件下，这两种气体容易反应生成二氧化碳和水。洛夫洛克算得，要规
则地维持我们大气中现存的甲烷数量，必须每年加入10亿吨甲烷气体到空气中。至少两
倍于必须被置换的氧，才能补偿甲烷氧化反应。进一步深究，他发现二氧化碳十倍于这
种大气气体达到平衡所允许的量。硫、氨、氯甲烷都大大高于平衡时的量。对于海洋中
盐的百分比，这同样成立。每年有上百万吨的盐冲入世界海洋，但盐浓度却保持稳定。
这位英国化学家推断，地球 “持久的失衡态”是“生命活动的明显证据”。他发现火星
大气正相反，处于平衡态。于是他正确地预言，我们的“海盗”号探测器在火星上将找
不到丝毫生命的迹象。
构想出生命与地球大气失衡之间的联系以后，洛夫洛克继续他的研究工作，发现了另一
个奇特事实。自地球上出现生命的40亿年里，太阳温度起码增加了30%，说明早期地球
上的平均温度在零度以下。但化石记录又表明，根本未存在过此种不利条件。在洛夫洛
克看来，对这一事实连同上述其它事实的解释，如今十分明朗：地球大气很早以来必然
被生命在日积月累中改造过或调节过。
洛夫洛克推测，这一调节的手段多种多样，并且随时间共济进化。他在给科学杂志《自
然》的一篇论文中，报告过地球的一种负反馈调节器。
海洋浮游生物向大气释放含硫气体。化学反应把含硫气体变成烟雾粒子，水蒸气围绕这
些粒子凝聚，促使云彩形成。云彩把本应到达地球表面的阳光反射回太空。不过，如果
气候变得过冷，浮游生物的数目被寒冷所削减，云彩形成减少，温度就回升。浮游生物
如恒温器一般运作，把地球温度保持在一定范围之内。
洛夫洛克认为，无数此类生物机制造成了地球“稳态”(homeostasis)或地球定态。正象
我们的DNA、体温、激素水平、代谢和我们身体的许多机能，为相互联系着的一系列正
负反馈环所平衡一样，地球上的生命也是这般反馈平衡。行星机体(地球单细胞)通过不
断变换其自身内部结构单元保持生存。
〖HJ90mm〗
〖HK20〗〖HT6H〗图22 图A和C描绘了地球大气的两种平衡结局。A是一种类似金星大
气的大气：太阳的热量被困，行星发热，热气腾腾，生命无法承受。C使地球大气类似
于火星大气。氧之类的化学物质相互反应，冰封千里。热量无法为大气气体所挽留，地
球表面转冷。即使我们假设气候取中间情况B，生命还是因古代活动性较弱的太阳造成
的寒冷条件而绝灭。实际情况是，生命设法创造为其自身生存所需的温度。图中所标温
度为摄氏温度。
但地球这颗行星不仅是一个稳态机体，它还是一个潜在进化着的机体。地球大气并未一
成不变地适合生命，它还在以允许新的生命形式不断进化的方式发生变化。
在孤波里，正负反馈环的非线性相关完全均衡，以致波在经过空间运动时保持不变。在
地球反馈耦合情况下，正反馈有时把整个系统推入一个新体制，从而发生进化。正反馈
创造新体制时刻的一个例子，是蓝细菌不断活动造成的氧污染危机。空气中氧的毒性积
累，损害了包括蓝细菌本身在内的一切生命，而它却促进了进化。洛夫洛克指出：“早
在古生代，当氧泄入空气时，生物圈好比被击中的潜水艇艇员，必须设法重建被毁坏或
被破坏、同时受空气中浓度不断增长的有毒气体威胁的系统。机智取得了胜利，危险被
克服了，不是靠保守旧秩序的人类方式，而是……靠适应变化，化气势汹汹的敌人为强
有力的朋友。”用普里高律的话来说，分岔点已达到，通过进化出一种利用氧的生命形
式，地球机体“逃到一种较高形式的秩序”。
洛夫洛克根据古希腊大地女神的名字，把他关于活生生的、进化的、自调节的、自组织
的生命形式的地球理论叫做“该亚”。
在本世纪70年代初，该亚思想、马古利斯理论、麦克林托克思想和广义反馈方法均被科
学界以近乎嘲笑的态度所接受。尽管马古利斯说她担心会死在她的共生理论获公认之前
，但她的理论显然已从边缘向主流移动。
洛夫洛克也获得了勉勉强强的认可。他的生命创造其自身存在条件的思想是够激进的。
在他提出之前，科学家们大多认为生命不过是地球行星上的匆匆过客，纯因偶然具备了
进化生物的合适环境。但是最近，他的思想已被认真对待，足以成为国际性会议和科学
杂志文章的一个焦点。至于麦克林托克，则凭她的研究于1983年获得了诺贝尔奖。
洛夫洛克、马古利斯和麦克林托克是把科学注重点从传统的“化整为零”思路推向“合
作” 和“整体运动”思路的先锋队的重要人物。
他们的探索肯定不是全部真相，也许根本不存在什么全部真相，但是观念的剧烈改变开
辟了我们关于周围宇宙运动方式新奇而激动人心的见解。
例如，系统科学家埃里克·詹奇推测，普里高津、马古利斯和洛夫洛克的工作暗示自然
中一种共济进化的宇宙尺度。如上所述，共济进化指那种发生于谷物与人类之间或线粒
体与宿主之间的相互影响。但詹奇提出了一个更加包罗万象的共济进化，他称之为事物
“微观和宏观 ”尺度共同进化。细菌使大气进化，大气使细菌进化。共同进化以一种互
为因果的无缝环把大尺度与小尺度耦合在一起。
詹奇思想之不寻常，在于它与自然从小进化到大、从简单进化到复杂的陈旧科学信念背
道而驰。微观尺度和宏观尺度的共同进化是一个分形思想，其中大尺度和小尺度均作为
一个完全相互联系系统的一个方面出现。
图23 已故的埃里克·詹奇在其著作《自组织的宇宙》(The SelfOrganizing Unive
rse) (中译本：埃里克·詹奇著《自组织的宇宙观》，曾国屏、吴彤等译，中国社会科
学出版社1 992年。——译者注)中指出，“地球上生命的历史以较高级的分化表达了自
组织宏观系统和自组织微观系统的共同进化。” 在这里，我们看到一个共同进化螺旋
：小尺度变化产生大尺度变化，反之亦然。每一圈螺旋在个体和集体层次上都导致更大
的自主性。但是，更大的自主性也意味着更大的、更复杂的相互依赖性。此即自生悖论
。上图显示沿光滑螺旋各尺度之间有流动，但詹奇思想实质上是分形思想。共同进化充
满浑沌的秩序，其中大小尺度变化互为镜像，来回跳跃，产生不可预言又完全相互联系
的进化运动。
反馈方法激发的另一个见解，提出了关于我们个体的定义问题。它表明，机体的自主性
越大，系统内部及其与环境的关系所需要的反馈环就越多。这就是自生悖论。自生悖论
意味着，个体在一定意义上是一个幻觉。马古利斯说，“实际上个体是某种抽象物，是
一个范畴，一个概念。而自然却有在任何狭隘范畴或概念之外进化的趋势”。个体性在
根本上是一种合作的冒险，这个发现会不会把我们引向新型整体论——一个将化解个体
自由与集体需要之间突出矛盾的整体论?
随着他们把普遍合作强调为进化的特征，马古利斯和洛夫洛克的理论为新时代运动( 泛
指一场抗议运动，这场运动旨在表达对科学的怀疑和寻求新型“宗教”认识，它在一定
意义上是本世纪六十、七十年代初期反文化思潮的延续，对美国文化影响很大。——译
者注) 、环境主义者、欧洲绿党及其他人采纳是一个小小的奇迹。但这两位科学家对他
们科学成果的这种大众奉承持截然不同的态度。洛夫洛克热情地说：“该亚将证明是其
内蕴涵一个可检验的科学理论的第一个宗教。”马古利斯却抱怨，“该亚的宗教联想叫
我恶心。”
不过，此种联想很难避免。〖HTH〗宗教一词词源上来自“束缚在一起”之义的根词，
甚至马古利斯都禁不住在这一意义用她关于生物合作的讯息和逻辑，暗示某种几近宗教
的东西。例如，她和萨根执意报导这样的实验：密封在盒子内、受光照射的微生物，当
存在较多物种和较大的相互作用复杂度时，整体上变得更加稳定。一个意思是，如果自
生结构中的复杂性会导致整体的稳定性，那么把其它物种从我们的贪婪干预中解救出来
，我们实际上可能在拯救我们自己。马古利斯直言不讳地鼓吹，我们要想安然度过我们
造成的生态危机和社会危机，必须大力推行新型合作冒险。兴许我们可能被推向以前仅
仅为宗教所设想的统一。
人们可能推测，随着人种的发展，自生悖论在地球共同进化螺旋中创造了新的一轮。我
们身体里耦合在一块的细菌和大脑造就我们独立的、自主的个体。但此时此刻，沉浸在
我们自己造成的浑沌流之中，我们会认识到，要继续作为我们已成为的个体，我们就必
须在世界性尺度上与他人、与环境相耦合。面临氧危机的早期细菌以它们自身的方式“
认识到”同样的事理：不合作就灭亡。但这回，倘使它发生了，则整体性合作会通过亿
万个自主的人脑产生新的尺度——合作者知其自身为何物。那些自主的人脑本身恰好就
是反馈和浑沌的极致创造物，自主的人脑越来越关注其自身的起源。通过远离平衡边界
处冒泡的第一个合作的自催化反应了解它的起源。

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心事浩茫连广宇,于无声处听惊雷

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