“适者生存”宇宙真理

http://www.sina.com.cn 2003年05月09日09:51 南方都市报

　　计算机模拟生命进化实验显示数字机体也遵守达尔文理论

　　“适者生存”宇宙真理

　　科学家们至今不清楚地球上的生命是如何从简单机体进化而来的，而这些最原始的生命形式统治地球长达22亿年后才逐步出现开花植物、哺乳动物等高级生命。此外，虽然大多数生物学家同意高级生命的演化遵循达尔文进化论，他们却不清楚这一过程是如何开始的。尝试利用电脑模拟“外星生命”演化的科学家发现，简单生命到复杂生命的进化过程，无论在地球还是宇宙中的任何其他地方，都是漫长的而且严格遵循达尔文的进化论。

　　本报综合报道　美国研究者在电脑中培养了一种类似简单机体的数字生命，并让它繁殖了1·5万代，这一实验证实，简单生命的演化同样遵循达尔文的适者生存理论，而且这一过程相当漫长。每个数字机体实际上是一个简单的电脑程序，放置在生命竞争的舞台上，一次成功的运算可以换回一次自我复制的机会，从而赢得更多的生存时间和更多的成功。

　　加利福尼亚技术学院的计算机和神经系统专家克里斯托福·阿德米是实验的设计者之一。他说：“某种程度上说，我们设计了一种外星生命，因为这一实验的假设前提是整个宇宙通用一套进化程序。我们认为进化过程在地球上与在其他星球上没有差别。”

　　基本争论

　　达尔文在阐述一个物种如何变化成为另一物种之外，还讨论了更多的问题。比如，他提出高级动物的眼睛并非突然出现，而是许许多多次随机的变异和自然选择的产物，然而这些观点并未得到实验证实。今天的进化理论家面对的最大疑问之一是，复杂的基因是如何诞生的。基因是生命信息构成，它赋予一种生命生存、适应和繁殖的能力，是生命形式最基本的界定。

　　虽然仅从表面观察也许可得出结论说人比细菌复杂，但专家对于‘复杂’的定义并不一样。同样具有争议性的是，进化是否一定意味着复杂性的增加。

　　设计数字机体实验的研究者假设进化确实意味着更加复杂，因为导致物种转化的变异促成更多基因的产生。

　　研究者们通过模拟软件创造出一种叫“Ａｌｉｆｅ”的生命。Ａｌｉｆｅ从“白痴”进化到“聪明”，但这一进化过程相当缓慢，经历了逐步升级的逻辑推理挑战。这一研究由美国国家科学基金会赞助，研究报告将刊登在最新一期《自然》杂志上。

　　好坏转换

　　里察德·勒恩斯基是参加Ａｌｉｆｅ研究的进化生物学家之一，他说：“这一实验使我们看到复杂功能如何由一个个简单功能堆砌而成。我们还发现一些变异初看上去好像很糟糕，结果却证明是保证物种长期繁衍的重要步骤。”

　　数字机体的基因不断进化，获得计算推理技能，正如生物机体的基因发展，以便更有效率地利用富含能量的化学物质。最重要的是，实验发现，复杂的运算推理和近似的技能的进化必须以奖赏为前提。

　　实验设计的虚拟机体是无性别的。它们通过分裂自我复制。科学家说，下一步需要研究性别在达尔文世界中扮演的角色。

　　即将在《自然》上发表的文章中，研究者写道：“性别可能通过融合不同血统的特征，加快了复杂技能的进化。另一方面，实验显示，单性繁殖使得有益的变异组合得以延续，虽然这些变异单独的时候可能是有害的。”

　　完全控制

　　一个叫Ａｖｉｄａ的“监工”程序扮演着大自然的角色，它随意地向机体输送病毒，以模拟真实世界发生的变异。

　　由于整个实验是虚拟的，研究者可以在眨眼之间让机体完成好几代的繁殖。这一方法被称为进化设计。与生物实验不同，Ａｖｉｄａ世界的每一寸空间都可以被精确地测量和记录。

　　生物学家们还为地球生命历史上的众多失踪环节困扰。而虚拟进化实验可追踪血统延续的每一条线索，并返回去寻找关键的变异环节。

　　并非所有的生物学家都接受Ａｌｉｆｅ可以忠实复制生命形式。洛克希德·马丁公司的天体生物学家本顿·克拉克认为，“数字机体”这称呼可能造成误解，他更倾向于称其为“人工模拟机体”或者“虚拟机体”。无论叫它们什么都好，Ａｖｉｄａ系统繁殖出的“数字生物”已经显示出人类智慧的局限性。比较人类大脑，进化设计总是棋高一着。（宇）

　　图：

　　定格动画显示两个数字机体为生存而进行争夺资源的竞争。物种Ａ（绿色）自我复制繁殖的速度是物种Ｂ（蓝色）的2倍，但物种Ｂ更加强壮。

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