當(dāng)沒(méi)有腿的脆蛇蜥在草叢里蜿蜒而行時(shí)，你根本說(shuō)不清楚它與蛇有什么不同?？墒?，如果你驚動(dòng)了它，它就會(huì)展現(xiàn)出蛇所沒(méi)有的技藝：扔掉自己的尾巴逃之夭夭，而且被它扔掉的尾巴仍然在原地扭動(dòng)。

脆蛇蜥可不是只有這點(diǎn)兒絕活。如果仔細(xì)觀察，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它的咽喉不能彎曲，眼皮能動(dòng)，耳朵可以張開(kāi)——這些特征是蜥蜴特有的。這樣看來(lái)，這種特別的生物無(wú)法歸屬于我們熟悉的任何一個(gè)類(lèi)別。

生命的形式逾百萬(wàn)，形形色色，亂七八糟，要想理出個(gè)頭緒來(lái)，就得先把它們放入我們稱(chēng)之為物種的框架里去。依據(jù)腿爪、咽喉或者耳朵這些外形特征將它們歸入各個(gè)物種是不是更易于操作呢？在查爾斯·達(dá)爾文之前的大約一個(gè)世紀(jì)里，生物分類(lèi)學(xué)家卡爾·林奈就是這么干的，他奠定了現(xiàn)代對(duì)不同生命形式的分類(lèi)框架；古生物學(xué)家喬治·居維葉也是這樣做的，他還將化石做了分類(lèi)。

要想分類(lèi)，首先就得比較。通過(guò)比較，我們發(fā)現(xiàn)鳥(niǎo)類(lèi)的腿和獅子的腿如此相似，玫瑰和萬(wàn)壽菊的花也極其相似，給我們留下了深刻的印象。依據(jù)這些相似性，達(dá)爾文提出了所有生命都屬于一個(gè)大家庭的觀點(diǎn)。

然而，像居維葉這樣的科學(xué)家卻不愿意接受生物鏈進(jìn)化的觀念，因?yàn)樗麖幕锌吹搅司薮蟮牟罹唷?827年，他這樣寫(xiě)道：“如果物種是逐漸變化的，那么我們應(yīng)該看到這些變化留下的痕跡?！比绻?dāng)初他看到了我們現(xiàn)在所知的中間階段，也許他會(huì)有不同的見(jiàn)解。

可是，也許他不會(huì)，因?yàn)椴辉附邮苓M(jìn)化學(xué)說(shuō)的原因遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止是知識(shí)不全面那么簡(jiǎn)單。事實(shí)上，我們可以一路追溯到柏拉圖，他的影響很大，20世紀(jì)的思想家阿爾弗萊德·諾思·懷特海把整個(gè)歐洲哲學(xué)都算作他的論著的“系列腳注”之一。

在柏拉圖看來(lái)，可感知的物質(zhì)世界是一種更高現(xiàn)實(shí)隱約可見(jiàn)的影子，真正重要的是抽象概念的領(lǐng)域。在追隨柏拉圖的人看來(lái)，足球、高爾夫以及乒乓球的實(shí)質(zhì)是其球的形狀。這種純粹的、抽象的、不變的實(shí)質(zhì)是真實(shí)，而球這種物體本身則不是，因?yàn)榍虻拇嬖诰拖裼白右粯?，轉(zhuǎn)瞬即逝。

分類(lèi)學(xué)家的任務(wù)可能會(huì)令人望而卻步。但是，以每個(gè)物種特有的柏拉圖所說(shuō)的實(shí)質(zhì)進(jìn)行區(qū)分，事情還是能夠辦得到的。比如說(shuō)，無(wú)腿的身軀和可彎的咽喉是蛇區(qū)別于其他爬行動(dòng)物的實(shí)質(zhì)。所以，找到一個(gè)物種的實(shí)質(zhì)是關(guān)鍵。

存在問(wèn)題的是脆蛇蜥。此外，不易歸類(lèi)的生物還有幾百種，比如說(shuō)晚白堊紀(jì)的真足蛇，它有殘余的后腿。在不斷變化的達(dá)爾文世界里，轉(zhuǎn)眼間就會(huì)冒出新的物種，其特征往往相互重疊。20世紀(jì)的生物學(xué)家恩斯特·邁爾稱(chēng)柏拉圖為“進(jìn)化學(xué)說(shuō)偉大的反主角”，實(shí)際上，正是邁爾用一種現(xiàn)代生物學(xué)的方法替代了物種的實(shí)質(zhì)的概念，即基于同一種群中能夠交配的個(gè)體的方法。

但很可能還是柏拉圖的思想說(shuō)了算，這在以前發(fā)生過(guò)很多次。我們需要拋卻生物瞬息萬(wàn)變的外貌特征，往更深層次探尋。

脆蛇蜥本身由幾十億個(gè)細(xì)胞構(gòu)成，每個(gè)細(xì)胞里有成千上萬(wàn)種蛋白質(zhì)——由20種不同氨基酸組成的長(zhǎng)長(zhǎng)的繩索狀分子。每個(gè)蛋白質(zhì)都有一種獨(dú)特的能力，它可以促成化學(xué)反應(yīng)，或防止細(xì)胞崩潰，或感知營(yíng)養(yǎng)，或從其他細(xì)胞接收信號(hào)等等。每一種本領(lǐng)都是一項(xiàng)創(chuàng)新，從實(shí)質(zhì)上講，這是一種有用的新特征，自數(shù)百萬(wàn)年前產(chǎn)生以來(lái)，它一直起著生死攸關(guān)的確定作用。

DNA的隨機(jī)變化是如何帶來(lái)創(chuàng)新的？達(dá)爾文的自然選擇概念對(duì)理解進(jìn)化雖然起著關(guān)鍵作用，但在這里也派不上多大用場(chǎng)。問(wèn)題是，自然選擇只能擴(kuò)散已有的創(chuàng)新。植物學(xué)家雨果·德·弗里斯在1905年說(shuō)得最為經(jīng)典：“自然選擇有可能解釋適者生存，但不能說(shuō)明最適者的產(chǎn)生。”（在半個(gè)世紀(jì)之前達(dá)爾文就已經(jīng)承認(rèn)，承認(rèn)變化隨機(jī)相當(dāng)于承認(rèn)我們不知道這些變化從何而來(lái)，只不過(guò)換了一種說(shuō)法而已。）

用一個(gè)比喻也許能夠更好地說(shuō)明問(wèn)題。試想有一個(gè)巨大的圖書(shū)館，館存圖書(shū)以26個(gè)字母所有可能的組合順序排列。這個(gè)圖書(shū)館大得無(wú)法想象，而且大多數(shù)文本是純粹的胡說(shuō)八道。但是，在這些隨意排列的字母組合里總會(huì)星星點(diǎn)點(diǎn)地有一些可理解的地方，還有一些包含著真實(shí)的或虛幻的故事，不但有狄更斯的《霧都孤兒》和歌德的《浮士德》，還有其他各種各樣的小說(shuō)和戲劇、每個(gè)人的傳記、真實(shí)的和編造的世界歷史、編造的想象世界史等等，無(wú)法窮盡。有些文本里包含著無(wú)數(shù)的技術(shù)創(chuàng)新，從車(chē)輪到蒸汽機(jī)到晶體管，還有無(wú)數(shù)現(xiàn)在無(wú)法想象得到的技術(shù)創(chuàng)新。但是，要找到這么一卷有價(jià)值的圖書(shū)，其概率是極小的。

在巨大的目錄里，進(jìn)化是找不到其所需的化學(xué)物質(zhì)的。在如此巨大的書(shū)堆里，它只能一步一步緩慢地往前挪動(dòng)。

蛋白質(zhì)就是這個(gè)圖書(shū)館里的一本書(shū)，用20個(gè)字母的氨基酸寫(xiě)成。雖然蛋白質(zhì)的文本不可能有托爾斯泰的《戰(zhàn)爭(zhēng)與和平》那么長(zhǎng)，但是它的數(shù)量大得驚人。比如說(shuō)，每一串500個(gè)字母長(zhǎng)度的氨基酸里藏有10600個(gè)文本，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于可見(jiàn)宇宙中的原子數(shù)量。

這個(gè)圖書(shū)館是一個(gè)可能世界的巨大空間，對(duì)所有蛋白質(zhì)都進(jìn)行了對(duì)生命來(lái)說(shuō)非常重要的編碼。這就是關(guān)鍵：進(jìn)化不只是在巨大的目錄中查找所需的化學(xué)物質(zhì)，它得在這一排一排的書(shū)陣?yán)镆徊桨ぶ徊狡D難地向前挪動(dòng)。試想有這么一批瀏覽者，各自代表一個(gè)家族，必須盲目地探索這個(gè)圖書(shū)館，跟著感覺(jué)一步一步地走。這聽(tīng)起來(lái)好像圣誕速配游戲，但其中有著可怕的扭曲——突變會(huì)將血紅蛋白這樣的關(guān)鍵蛋白置于死地，這個(gè)血統(tǒng)命運(yùn)不濟(jì)，最終滅絕。

所以，關(guān)鍵是要找到管用的文本。大自然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)百萬(wàn)冊(cè)，人類(lèi)工程師發(fā)現(xiàn)了更多，而且發(fā)現(xiàn)的速度未見(jiàn)減緩。如果想欣賞這個(gè)圖書(shū)館里隱藏的創(chuàng)新奇跡，我們沒(méi)必要走得太遠(yuǎn)，可以從自己周?chē)钊搜刍潄y的、形形色色的生物體開(kāi)始。進(jìn)化的宏大史詩(shī)會(huì)隨著在這個(gè)圖書(shū)館中的搜尋而逐步展開(kāi)。

在這個(gè)圖書(shū)館里，如果你想找到某種具體科目的文本但是又沒(méi)有目錄，你會(huì)暈頭轉(zhuǎn)向，更有甚者會(huì)一步踩錯(cuò)，不久命終黃泉。然而，生命不僅幸存了下來(lái)，還在這里發(fā)現(xiàn)了無(wú)數(shù)有意義的新文本。為了理解這一點(diǎn)，我們首先得建立進(jìn)化缺少的這個(gè)目錄。這就要求我們搞清楚這個(gè)圖書(shū)館的組織機(jī)構(gòu)圖，理解如何搜索創(chuàng)新的條目。

十幾年來(lái)，這一直是我在瑞士蘇黎世大學(xué)和美國(guó)圣達(dá)菲學(xué)院集中關(guān)注的一個(gè)研究課題。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里研究分子的進(jìn)化，記錄這些分子在圖書(shū)館里的旅程及其有用的新發(fā)現(xiàn)；我們也標(biāo)注了自然種群在數(shù)億年旅程中發(fā)現(xiàn)的數(shù)百萬(wàn)個(gè)分子的位置圖；我們還利用功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)模擬探索自然仍未發(fā)現(xiàn)的圖書(shū)館的其余部分。通過(guò)這樣的努力，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這個(gè)圖書(shū)館的一個(gè)組織體系，這個(gè)組織體系對(duì)缺乏向?qū)У奶剿髡邅?lái)說(shuō)既奇怪陌生，也完美無(wú)缺。

只要我們看到自然圖書(shū)館的周?chē)谋居蓄?lèi)似的字母順序，最接近（即緊鄰）的文本相差只有一個(gè)字母，那么它的一個(gè)特點(diǎn)就可以很容易得到解釋。

試想我們從任何一個(gè)有意義的文本起步到一個(gè)鄰居，然后從那個(gè)鄰居再到另一個(gè)鄰居，一直走下去，直到穿越大半個(gè)圖書(shū)館，改變多數(shù)字母但仍然保留該文本的意義不變（也就是說(shuō)蛋白的功能不變）。然后，我們從第一個(gè)文本開(kāi)始改變一下方向，改變一個(gè)字母，然后另一個(gè)字母，一直下去，一直走完整個(gè)圖書(shū)館，但不改變?cè)撐谋镜囊饬x。再想想看，這個(gè)旅程的起步不止一種，可以有上百種，每一種都只是對(duì)字母不同的同義文本進(jìn)行編碼。大自然的圖書(shū)館就是這樣，里面充滿(mǎn)了各種不規(guī)則的同義文本，我稱(chēng)其為基因型網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)其分子及生化功能進(jìn)行編碼。

如果你想建立這樣一個(gè)人類(lèi)的圖書(shū)館，會(huì)有人說(shuō)你瘋了。不只是所有討論晶體管的圖書(shū)遍布整個(gè)圖書(shū)館，還會(huì)有無(wú)數(shù)個(gè)文本以不同的方式說(shuō)明如何建造相同的晶體管。而我們熟悉的常規(guī)圖書(shū)館會(huì)把技術(shù)手冊(cè)集中在一個(gè)區(qū)，把達(dá)爾文的著作放在另一個(gè)區(qū)，托爾斯泰的小說(shuō)則放在另外一個(gè)地方。因此，我們可以把感興趣的排成一條直線。但是，由于基因突變的每一步都很隨意，所以無(wú)法走出一條直線來(lái)，最終得到的就是不規(guī)則的基因型網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)生在某些個(gè)體身上的DNA隨機(jī)變化會(huì)禁止血紅蛋白這樣的關(guān)鍵蛋白，從而導(dǎo)致個(gè)體死亡；但是由于基因型網(wǎng)絡(luò)的存在，其他突變可以生成同義文本，保存這個(gè)蛋白的功能，拯救這個(gè)有機(jī)體。這種突變和自然選擇的循環(huán)周期在志愿者的后代身上不斷重復(fù)，有些會(huì)死去，但是有些會(huì)活下來(lái)，而且還會(huì)更進(jìn)一步，生存的人口漸漸擴(kuò)散到整個(gè)圖書(shū)館。這個(gè)過(guò)程需要許多代才能展開(kāi)。

蜥蜴類(lèi)的輸氧蛋白可以說(shuō)明這樣的探索需要費(fèi)多大功夫。它們同屬一個(gè)存在于10億多年以前但如今早被遺忘的單個(gè)遺傳蛋白。至今，它們不僅存在于整個(gè)動(dòng)物世界，也存在于植物王國(guó)，在整個(gè)圖書(shū)館里，它們的足跡到處可見(jiàn)。然而，它們表達(dá)的還是相同的化學(xué)功能：結(jié)合氧。

但是，它們的氨基酸文本已經(jīng)變得面目全非。今天的血紅蛋白在其大約100個(gè)氨基酸當(dāng)中共享的字母僅僅占4%，就好像是用無(wú)數(shù)不同的方式寫(xiě)了一首表達(dá)相同意思和感情的詩(shī)，而且還有許多類(lèi)似的其他分子詩(shī)歌。這些蛋白幫忙從營(yíng)養(yǎng)中提取能量，在我們的細(xì)胞之間進(jìn)行交流，感知我們周?chē)氖澜纭?/p>

不同尋常的是，以這么多的方式說(shuō)同樣的事就意味著會(huì)有更多的口誤，而且隨著每一次口誤也會(huì)產(chǎn)生不同含義的可能。正如在“mold”里改變一個(gè)字母就能得到“gold”一樣，一個(gè)文本的某些鄰居會(huì)表達(dá)新的意義。當(dāng)瀏覽者翻遍原始文本的每個(gè)同義詞，就能得到不同的創(chuàng)新。在圖書(shū)館里開(kāi)辟可靠的路徑，基因型網(wǎng)絡(luò)就能獲得創(chuàng)新的可能。

讓我強(qiáng)烈地表達(dá)這一點(diǎn)吧：如果沒(méi)有同義文本的這些路徑，如果沒(méi)有在持續(xù)變化的字母序列中表達(dá)完全相同的功能的這些基因組，就不可能通過(guò)隨機(jī)突變不斷找到新的創(chuàng)新，進(jìn)化就行不通。

所以，大自然的圖書(shū)館及其蔓生的網(wǎng)絡(luò)對(duì)說(shuō)明生命的進(jìn)化能力大有幫助，可它們又是從哪里來(lái)的？我們從脆蛇蜥或其解剖中看不出來(lái)，在生命外形特征上看不到它，在表面之下、組織和細(xì)胞的結(jié)構(gòu)中也看不到，甚至在其DNA的亞微觀結(jié)構(gòu)中也看不到。它存在于概念世界里，就是數(shù)學(xué)家探索的那種抽象概念之中。這樣說(shuō)，難道它不是真實(shí)的么？

我們是創(chuàng)造新概念還是發(fā)現(xiàn)新概念，這是一個(gè)問(wèn)題，尤其是數(shù)學(xué)類(lèi)的概念。這個(gè)問(wèn)題人類(lèi)已經(jīng)思考了2500多年，至少?gòu)漠呥_(dá)哥拉斯就已經(jīng)開(kāi)始。當(dāng)時(shí)，他宣布世間萬(wàn)物都是數(shù)字。有些人跟奧地利哲學(xué)家路德維?！ぞS特根斯坦一樣，相信數(shù)學(xué)上的真理是人類(lèi)發(fā)明；但是也有人同意柏拉圖的觀點(diǎn)，認(rèn)為我們的可見(jiàn)世界是更高真理微弱的影子。在他們中間有許多數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家，包括菲爾茲獎(jiǎng)（在數(shù)學(xué)上相當(dāng)于諾貝爾獎(jiǎng)）得主費(fèi)弗曼。他用數(shù)學(xué)創(chuàng)新的方式這樣表達(dá)自己的體驗(yàn)：有一種東西令人敬畏。我們不是在創(chuàng)造，只是在發(fā)現(xiàn)一直就有的東西，而這比人類(lèi)能夠做到的任何創(chuàng)造要美得多。

在物理學(xué)界，諾貝爾獎(jiǎng)得主尤金·魏格納稱(chēng)其為“不可理喻的數(shù)學(xué)效力”。的確，我們不清楚為什么牛頓的萬(wàn)有引力定律會(huì)比可能激發(fā)了它的掉落的蘋(píng)果具有更大的解釋力，為什么萬(wàn)有引力定律可以描述從吸積行星到整個(gè)太陽(yáng)系以及旋轉(zhuǎn)星系的一切。無(wú)論如何，現(xiàn)實(shí)似乎遵從某些數(shù)學(xué)公式。

大自然圖書(shū)館為已爭(zhēng)論數(shù)百年的柏拉圖理論的現(xiàn)實(shí)性問(wèn)題增添了又一維度。在此之前，這個(gè)爭(zhēng)論大體上圍繞著我們?cè)跀?shù)學(xué)中發(fā)現(xiàn)的那類(lèi)抽象概念。安德里亞斯·瓦格納，瑞士蘇黎世大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)與環(huán)境研究學(xué)院和美國(guó)新墨西哥州圣達(dá)菲學(xué)院教授，2014 年出版其新作：《最適于生存者的到來(lái)——揭開(kāi)進(jìn)化最大的謎團(tuán)》。隨著基因型網(wǎng)絡(luò)，出現(xiàn)了一種新的要素：實(shí)驗(yàn)科學(xué)。

萬(wàn)有引力定律并不像是一個(gè)你能建造的房子的藍(lán)圖，可是血紅蛋白文本是那樣的藍(lán)圖。我們能夠制造這種蛋白，能夠制造任意一種蛋白，并通過(guò)精密的儀器研究其化學(xué)意義。加上幾千種自然的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)館里的這些住戶(hù)比我們的創(chuàng)造更為奇異。

大自然圖書(shū)館是達(dá)爾文找到的生物創(chuàng)新的源泉。與柏拉圖設(shè)想的抽象王國(guó)不同，這個(gè)圖書(shū)館比可見(jiàn)世界更豐富，更多樣化，也更為復(fù)雜。這里藏匿著達(dá)爾文進(jìn)化論已經(jīng)創(chuàng)造甚至能夠創(chuàng)造的所有物種的創(chuàng)新，沒(méi)有哪個(gè)星球能夠?yàn)樘剿鬟@一切提供足夠大的空間。這只無(wú)腿的蜥蜴以及其他輝煌的生物世界，只不過(guò)是柏拉圖式可能王國(guó)的微弱影子而已。