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趨同演化機制的前提

KANASHIMI | 2014-07-04 23:41:50 | 巴幣 2 | 人氣 217

科技想要什麼§6 以趨同演化開場。當某種功能能造成生存優勢時,生物就會趨向把這種功能發展出來,並且維持此功能的作動。趨同性指的是這些優勢的種類不多,因此很多生物會獨立演化出類似的功能。我想這機制或許需要一些前提,例如:

此功能的優勢具有顯著程度

不論是感知振動(感知所處環境的急速變化。水流振動如體側線、空氣振動如耳朵感聲。)、分析所處環境狀態(嗅覺)、移動或感光,都得是對生物本身(或更該說基因)的存活,具有顯著優勢的功能(俗話叫有利可圖)。這門檻可能不高,例如多 0.5% 的存活機率。但只要具備這些能力,相對於沒有這些功能的生物來說,就猶如遊戲中開外掛作弊般輕鬆自如。


具備此功能與沒有此功能間,存在漸進的優勢,或最起碼不是持續一段時間、弊大於利的變化。對過大的差異,不會是全有全無。


此功能的發展過程具有階段性,且越發展優勢越大,每個階段都能比未演化至此階段的同類更具優勢。例如感光器官的演化,不能是完整演化出具辨識光波長(顏色)、距離、方位等能力的眼睛,才具有生存優勢。而是僅僅能偵測出周遭明暗變化,就可趨吉避凶或有利生存。中間非得要經過哪個階段會造成生存劣勢,並且無法(藉由少數基因的突變)一次超越的話,大概也不行。這些演化過程,簡單的說就是大自然的生物實驗,不斷的在環境、物理限制的範圍內嘗試錯誤。就如 Kelly 所謂「演化受到兩種壓力驅使」。

雖然不具先備知識也不知所以然、沒有預先整體的規劃更沒有「非怎樣不可」的主動慾望,卻能一步步達到精緻而神奇的結果。而同時代不同生物若都演化出相同的功能,也表示了這功能對當時環境下要生存是有利的。

此外,當已經演化出某功能後,其他功能相同但構造迥異的器官,對此生物而言就不再具有漸進優勢,而更相當於全有全無的狀況。因此就算我們藉由章魚知道眼睛可以沒有盲點,具缺陷的人類眼也不能藉由自然演化,而產生與章魚同機制的眼睛。一是因為盲點的有無對於人類來說,沒有那麼大的生存優勢差異。二是兩者間構造與機制差異過大,沒有生物能一步登天,幾代內就轉化到完全不同機制的另一種器官。就如同老舊街區不能簡簡單單改變市容(除非經過市地重劃);我們的演化過程,只能在現有的基礎上改良,而不能打掉重練。技術在這方面來說就進步許多。由於倚靠的載體是更自由的概念,而非基因;因此要從頭打造(作作都市計畫)也沒那麼困難。


生物本身構造能提供漸進的演化

我懷疑植物至今尚未普遍演化出移動(運動)功能,主要是因為其生理結構不適合快速變形。或許還包括對他們來說,就算能稍微動一下,也討不到多少好處。連「稍稍移動」第一步都不容易踏出,更不用說要演化出媲美動物的運動器官了。相對的動物身體打一開始就較具可變性,並能夠演化出肌肉之類,能快速反應的器官。或許,陸生生物的移動功能就演化過剛毛以及肌肉(昆蟲、爬蟲與哺乳動物)這麼幾次;而神經系統這種更底層的功能,獨立演化的次數更少?

雖然我們不能一夕變身章魚眼,但在獨立演化過程中,若不同生物能提供變化的機制相同,那就可能演化出類似的器官。例如同樣對於感光,若都是某幾個基因變化一下就能達到,則即便是獨立演化,也可能造出類似的眼睛。

這些演化同樣都具備上面所作出的定義:「可資利用於特定目的」。以眼睛來說,只要達到「感光」這目的,不論是單細胞生物的眼點、章魚、昆蟲複眼或脊椎動物,都能算作 negentropy 的一種。

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