適者降臨

《適者降臨》這本書試圖解答一個重要問題：生命是如何在進化過程中產生創新的。換句話說，生物是如何在不斷變化的環境中快速適應和發展的。安德烈亞斯·瓦格納通過幾個核心概念來解釋這個過程： 瓦格納指出，生物的基因網絡既要保持穩定，確保生物體正常運作，同時也需要有一定的靈活性，以便在環境變化時能快速適應。這就像一座大橋，既要堅固，又要有足夠的彈性來應對各種風吹雨打。 書中提到，很多基因突變對生物體沒有立即的影響，這些被稱爲中性突變。這些突變積累起來，爲未來的進化提供了潛在的資源。就像在倉庫裏存放了很多備用零件，雖然現在用不到，但未來可能派上用場。 作者形象地描述了生物在基因和代謝網絡中探索新可能性的過程。這個過程有點像科學家在實驗室裏試驗各種新配方，雖然大部分嘗試都不會成功，但總有一些會帶來新的突破。 通過這些概念，瓦格納解釋了爲什麼生物能夠在相對短的時間內產生複雜的變化和創新。 書中的“宇宙圖書館”部分用一個有趣的比喻來描述進化過程中基因序列和蛋白質結構的多樣性和可能性。瓦格納借用了阿根廷作家博爾赫斯的“巴別圖書館”的概念，來說明所有可能的基因組合和蛋白質結構。在博爾赫斯的短篇小說《巴別圖書館》中，圖書館包含了所有可能的書籍，每本書都是用相同的字符集隨機排列出來的。在瓦格納的“宇宙圖書館”中，書籍代表基因或蛋白質的序列，而字符則代表核苷酸或氨基酸。這個比喻用來說明生物體內可能存在的所有基因和蛋白質的組合。這個搜索空間的龐大和複雜性。儘管基因突變和自然選擇在某些情況下能夠迅速找到有利的變異，但在如此巨大的空間中找到有功能的蛋白質或基因序列，猶如在“宇宙圖書館”中找到一本有意義的書。 在基因和蛋白質序列中，有大量的突變不會立即影響生物體的功能。這些中性突變形成的網絡，使得基因和蛋白質能夠在不改變其功能的情況下積累變異，提供了一個巨大的潛在創新庫。通過這個網絡，生物體能夠在不同的序列之間探索，直到找到新的、有功能的組合。雖然直接找到一個有用的新基因或蛋白質組合的概率很低，但通過中性突變和逐步探索，生物體能夠在“圖書館”中找到創新的路徑。 這種過程解釋了爲什麼生命能夠在相對較短的時間內實現複雜的進化變化。書中還引用了實際的計算機模擬和實驗，證明了生命在進化過程中如何通過探索和試驗不斷創新。生命的進化不僅僅是自然選擇的結果，還依賴於生物內在的創新能力。這種創新能力讓生物能夠不斷適應新環境，進化出新的特性，從而在地球上繁衍生存。

四肢的存在與某個在許多生物體內負責塑造形態的調節因子家族有關，物種跨度從水母到人類。雖然這些調節因子是生物軀體正常發育所必需的，但是編碼這些調節因子的基因，即homeobox或Hox，它們的名字是根據它們在同源異形現象（homeosis）中的作用而定的。同源異形現象指這些基因變異後造成的生物畸形，例如畸變的果蠅在頭部原本是觸角的位置長出了無用的腿。通常來說，改變生物正常的基因表達往往會引起嚴重的後果。 homeobox是一種含有60個氨基酸的蛋白質，它能夠與DNA結合從而幫助Hox調節因子調控基因的表達。無論是在果蠅還是人類體內，這些調節因子都主宰着其他數百種與細胞、組織以及器官形態有關的基因活動。除了單個基因之外，Hox調節因子還在調控另一種東西，那就是調控環路。如果你還記得圖5-4的話，Hox家族的調節因子參與的調控環路要比圖5-4裏的例子複雜得多，因爲動物細胞中的調控環路通常包含40種乃至更多種調節基因。類似的環路往往是決定動物身體形態的關鍵，其中也包括人類。人類脊柱中的33塊脊椎骨以及它們獨特的形態，即脊椎頸部的前兩塊骨頭構成一個靈活的關節，12塊胸椎與肋骨結合處的關節槽等，就是典型的例子。 胎兒在子宮內發育的時候，Hox基因家族就已經在調控頸椎、胸椎和腰椎的基因表達了。每一個部位的Hox家族各個基因的開與關就構成了這個部位的基因表達代碼（gene expression code），不同部位的表達代碼各不相同，某個表達代碼代表頸椎，另一個則代表胸椎，諸如此類。 Hox基因不僅負責塑造人類的身體，它也在其他脊椎動物，例如蟒蛇或任何種類的蛇體內參與形態構建。蛇的獨特形態是大自然無心插下的又一根柳條，使得這種生物能夠在地面蠕動、在地底穿梭、在水裏遊弋。某些種類的蛇擁有超過300塊脊椎骨，它們中大多數的軀體結構與我們的12根胸椎無異，也連接着肋骨。Hox基因家族便是蛇與其他脊椎動物產生形體差別的原因：在大多數脊椎動物體內，Hox家族只在胚胎的一小塊區域內激活胸椎基因的表達，但是當蛇的進化之路在大約1億年前與蜥蜴分開之後，這一小塊區域就像拉開的橡皮筋一樣擴展開去。指導胸椎形成的Hox表達出現在了身體中軸上的大部分區域，使得這些區域的數百個脊椎發育爲胸椎，繼而造就了蛇獨特的身材。 Hox基因家族不僅在動物中軸骨的形成中起着決定作用——在脊椎動物裏，這裏所說的中軸骨基本相當於脊椎骨，它們還參與了另一個脊椎動物的結構形成：魚鰭。魚鰭並不是一成不變的。在過去的數百萬年裏，進化通過Hox基因家族的變異、優化和分化，逐漸把魚鰭變成了四肢。不管生物是在地上奔跑還是在天空翱翔，四肢骨的基因表達都可以被劃分爲相似的三部分，第一部分的Hox基因控制上臂的形成，第二部分控制前臂的形成，而第三部分則控制手掌的形成。 某些基因的變異在動物體內導致了可怕的先天缺陷，上述的結論正是來自對這些變異缺陷的研究。比如發育的四肢中如果缺乏Hoxa11和Hoxd11的表達，那麼結果將導致胚胎沒有前臂，手掌從手肘的位置萌發出來。同樣的道理，如果Hoxa13和Hoxd13表達缺失，那麼胚胎就可能無法萌發手指或手掌。還有一些Hox基因表達的缺失則會導致前臂和手掌同時消失，僅有上臂能夠正常發育。 當然，正常情況下Hox家族的基因都還是恪盡職守的。此外，它們所參與控制的結構數量驚人，從盆腔到顱骨，都離不開Hox家族的身影。Hox基因家庭同樣存在於蝦、水母、蠕蟲甚至是果蠅體內，而且重要程度幾乎與控制體節形成的調節因子家族相當。實際上，兩者的工作是前後銜接的。當體節家族的成員敲定體節的數量之後，Hox家族繼而決定每個體節的功能，如這個體節負責腿，那個體節負責翅膀等。體節和Hox基因家族還只是果蠅和其他動物衆多同類型分子家族中的兩個，從數億年前動物出現伊始，這些家族就已經參與到對形態的控制中了。 Hox基因家族對於動物新形態的誕生至關重要，例如從魚鰭到四肢的改變；還有新的中軸骨，比如蛇的身體。關於這些新的形態究竟是如何起源的，也許已經隨着生命漫長的歷史，永遠故去在風裏了，但是仍然有一條原則亙古未變：新形態的起源必然伴隨調節方式的改變。 不僅是形態，這個原則在所有新性狀的起源裏都應該適用。

突然對生命科學提起了興趣，於是吧唧了些生命科學書籍：《生命密碼1-3》《基因與命運》《適者降臨》《病者生存》《穀物大腦》《貪婪的多巴胺》《精英大腦》《爲什麼睡覺》《癌症傳》《病毒來襲》等，算做個自以爲是的知識總結，刷一刷認知閉環的快感： 1、基因是DNA的一個片段，能生成蛋白質的基因纔是有效基因。人體中有一半基因是重複的，還有很多無法生成蛋白質的DNA片段，目前也不知道有啥用。 2、DNA是雙鏈結構，RNA是單鏈結構，分別遵循ATCG 和AUCG規則匹配，RNA還多了個GU匹配。病毒一般是單鏈RNA，生物細胞一般是雙鏈DNA。 3、RNA單鏈，又是生命遺傳和複製的載體，穩定性不如DNA，在遺傳過程中容易出現基因突變，所以RNA病毒的變異快。 4、基因表達是由大量DNA組成的一個代謝環路，組成這個環路的方式可以看成是一個有着N個頂點的N維空間的結構。從空間的任一頂點出發，總能找到表達效果相同的基因代謝環路。好比城市裏的密集道路，總能繞道目的地。基因的效用有強弱、抑制及無效之分，大部分基因在環路里的效用都並不都是不可替代的，切除或變異其中的80%，都甚至不會影響最終代謝功能，我們把這個稱之爲發育穩態。只有當環路中多個基因發生突變纔會有影響，個別強效基因除外，但只是少數。從這個意義上講，發育穩態通過容錯性保障了生命的可複製性，而基金檢測更像是比算命先生更科學的算命方式。 5、癌症是控制細胞增生的表達環路被打破，導致增長失控。人類壽命的延長，不斷累積基因突變的概率，最終導致癌症爆發。生老病死深深地根植在我們的生理過程中，癌症終究不可避免，活久見。不過死亡是我們給新生代騰出發展空間的最好方式，生命過於長壽如同某個物種過於強大後都會物極必反，資源和環境的突變也會讓其覆滅。就像戴爾菲神殿上刻了兩行字：一行是“認識你自己”；一行是“凡事勿過度”。 6、高血糖，長期炎症和負面情緒會誘發癌症幾率，所以健康飲食，保持樂觀情緒很重要。 7、基因沒有最優，只有適合，達爾文的生物進化論，準確地說是演化論，演化方向是隨機的。 8、生物演化的本質是新陳代謝，網絡型基因發育穩態的特性，爲生物演化提供了必要的且看起來矛盾的條件：保守性和可變性。基因在複製過程中，不斷髮生的微小變異，逐步累積直到新的特性帶來繁殖優勢，這個過程中大部分的變異可能毫無用處。愛因斯坦說過：創新是建立在一堆無用的研究之上的。 9、人體就是個生態系統，人體內都居住着100萬億個細菌細胞，是人體本身細胞數量的10倍，我們身體上幾千種細菌，光腸道內就有500多種。好好對待自己的身體，維持體內生態健康很重要。生病多半是體內細菌病了，或生態環境破壞了。體內細菌不僅決定人的飲食習慣，同時還影響一個人的性格。如果兩人親密接吻10秒鐘，將交換8000萬個細菌，這也是“夫妻相”產生的原因之一。 10、人之初，性格是可以遺傳，除了新生兒通過母乳獲得母體細菌同步“母子相”外，還受到表觀基因遺傳影響。就是DNA序列不變，但基因表達出現了可遺傳的改變。因爲基因的表達會受到外部環境的影響，比如壓力、幸福感等會影響內激素分泌水平，而激素髮揮作用的方式就是改變基因的表達方式。研究發現壓力、負面情緒容易產生鬱抑症，影響表觀基因表達，並具有遺傳性。好在表觀基因的表達是可逆的，樂觀起來，同樣可以改變基因的表達。 11、大腦是個蠢蛋，動不動會把自己給蠢哭了。除盲目自信、非常自我和主觀偏見外，還被情緒綁架，情緒是大腦化學物質的分泌，多巴胺、去甲腎上腺激素、內啡肽、褪黑素、血清素等等10多種物質掌管着我們的情緒和感受。喫喫甜品玩玩遊戲是多巴胺的慾望召喚，吹吹海風感受平靜是內啡肽的釋放，運動是可以釋放多巴胺、內啡肽、血清素等多物質。但也要小心釋放過度容易上癮，毒癮、遊戲癮、戀愛狂、工作狂、運動狂、學習狂等，全拜愚蠢的大腦所賜。所以合理分配，平衡釋放，有利於身心健康。說到這裏了，咱就多囉嗦一些，因爲大腦太蠢，我們也常常被生活處處套路，並在套路中活出精彩！但也迷失了自我和失去了真相，看看丹尼爾卡尼曼的《思考，快與慢》是對大腦各種奇葩行爲的深刻剖析，再看看《思辨與立場》同樣會感受到自省和邏輯的快感，爲我們提供了不一樣的視角。 12、生命科學中唯一不例外的是例外。比如朊病毒的既不是RNA也不是DNA類型，而是一種錯誤摺疊的蛋白質，能突破人體各種防線進入大腦皮層，導致大腦糊狀，記憶丟失，產生瘋牛病、阿爾茲海默症。有時在想自己最近記憶力明顯下滑，是不是大腦也在發生蛋白質變異或者是因爲睡眠過少而導致的認知降維。 13、疫苗的本質是注入病毒，爲免疫細胞提供病毒識別能力。無論實減活、滅活或RNA疫苗，區別在於病毒毒性大小。至於疫苗帶來的種種後遺症等傳聞，無論真假，反正世上沒有100%保證的安全，總有例外。但就概率而言，咱們總不能因爲有風險連馬路也不敢過了。 14、細菌纔是這個世界的主宰，每毫升海水中就有2.5億個病毒顆粒，人類在動物多樣性中最多隻是個註腳。我們相互之間都在食物鏈之中，難以逃脫生態系統的局現象，戰勝或被戰勝，更多的是彼此依存，人類基因中8%的基因是病毒基因。有些病毒基因對人類的繁衍起到了重要作用，比如ERV病毒基因，讓哺乳動物由單孔目和有袋類進化到胎盤類，大大保證了胎兒的存活率，讓哺乳動物得以在生態位中佔據了主導地位。 知識的應用在於遷移，如果把生命科學的知識點遷移到商業上，發現會有不少共通性。但也許就像查理芒格說的單學科思維好比拿個錘子看問題，看什麼都像釘子，仍具有侷限性，但這也是種思考的樂趣，平行空間的另一種思維維度。 1、企業創新需要打破隔閡，形成跨組織、層級，以儘量扁平化的方式促進信息流動，促進信息間的自由組合，才能誕生出新事物。同理城市化、互聯網是創新的孕育的重要條件，因爲它使信息密度和自由度得到了極大提升。 2、創新是自下而上的湧現，而非頂層設計，複雜系統的頂層設計很多都失敗了，頂層能做的是框架，使命，目標，剩下的可以任由底層信息自由流動，不是去幹涉。 3、對錯誤的包容。創新的過程不可避免會出現各種問題，但同時爲下次突破創造了階梯。 4、動態的適應。市場競爭環境、公司發展都會不斷的變化。沒有最優，只有合適，一般而言不要太超前，只需領先一步，不多不少，正好適用即可。個人在適應公司發展的過程中，同樣需要跟着演化，不斷適應形勢的需求，進行突變。 5、凡事勿過度，企業人效提升的過程也是公司脆弱性增加的過程。確保人效有一定冗餘量，有利於公司發展過程中的穩態和健壯性，併爲創新提供冗餘性的發展空間。 6、市場淘汰很殘酷，變革總離不開去老存新，唯有如此才能給新技術、新需求、新員工留出發展和生存的空間。鐵打的營流水的兵，企業在人員流動中發展和強大。 7、公司進化如同生命演化，不是突然間的，而是每個微小的突變通過時間累積，在某個時點突然的爆發。拉長時間看像是有節奏的躍遷，縮小時間看則是很自然的積累過程。 最後，來點哲學。生命是什麼？ 生命本身沒有意義，只是爲活而活，爲繁衍而繁衍，永無止境，生生不息。生命成長的過程是熵減的過程，直到減不動了，與宇宙一起熵增，直到熱寂。人生意義只是個人創造出來的，並與社會形成鏈接的價值感。 如果說要給人生意義有個序，那麼健康、幸福、使命以此爲序。

適者似乎是一個有意思的問題，當然這個是對自然而言的，但是人類的出現改變了適者的環境和時間，而對於大多數生物來說似乎沒有選擇，而是被選，我們只能看到存在的結果，而不是過程，從這個角度來說演化論本身不是因果關係，而是量子糾纏狀態，一旦確定了就證明了存在着適者。但是其中總是存在着很多變數，而且一旦形成了就會不斷髮生放大，比較典型就是人類出現，使得很多生物的體型變小了，本來是陸地上的大型生物逐漸消失了，而伴隨着大航海時代到來，海洋中大型生物也逐漸變小了，可能的原因就是人類更加喜歡捕捉那些大型生物，因爲人類不會採用捕捉羣體之中最爲孱弱的個體，因爲大的個體對於人類來說可能更加肥美一些，而且難度係數也是比較相當的。伴隨着技術的發展，對於物種存在着演化，似乎沒有太多爭議，也就是物種也是存在變化，也非常類似於不同物種個體之間壽命差異，物種本身也存在着壽命差異，可能很多物種發生了演變與過去存在完全不同的形態，比較典型的就是當下馬類，非常適應草原環境，而它們祖先似乎是在叢林之中生存食草類小獸，從另外一個方面對於產生適應性變化的原因還是時間累積的結果，我們能夠理解時間跨度，但是存在時間點似乎總是存在着爭議，就是所謂現有雞還是先有蛋，其實就是不確定的節點問題，在很大程度上我們不能完全把跨度變成了一點，非常類似於我們手機計費時間的演化方式。適者總是生存，似乎是對於結果的判斷，而不是對於過程的判斷，因爲演化本身沒有方向，但是變得複雜似乎適應性更好，儘管也不完全如此，因爲鱟也存在數億年但沒有太多變化，生物性適應性還是很難被共同的因素所決定的。

爲了讓你感受一下這個龐大的數字，我們來舉一個例子。宇宙中數量最多的原子是氫原子，物理學家估計氫原子的數量可達到1090個，具體來說就是1後面跟着90個0。如此一來，蛋白質的可能數量就不僅僅是宇宙級了，而是超宇宙級：遠遠超過了宇宙中的氫原子數目。要從這麼多可能的蛋白質中找出唯一正確的那條，概率甚至比贏得自宇宙大爆炸以來的每一年的樂透都小。如果億萬種生物從生命出現伊始每分每秒都在尋找那條特定的氨基酸鏈，那麼到現在爲止也可能只嘗試了10130種蛋白質中極小的一部分，甚至都還沒找到視蛋白。 17世紀的詩人安德魯·馬弗爾（Andrew Marvell）曾嘆息，“只要我們的世界夠大，時間夠多”，爲了避免那“無垠永恆的荒漠”，他無心關注時間長河下的自然奧祕，只想和情人享受片刻的歡愉。這裏我們對這首詩的關注點在於悠遠漫長的時間。在無盡的時光中，自然選擇加上生物的變異，遲早會讓一種叫遊隼的生物進化出那雙銳利的眼睛。達爾文進化論的主流觀點是，優勢性狀賦予生物的優勢，無論多麼微不足道，都將在生物漫長的繁衍生息中被無限放大，這個觀點解釋了包括遊隼在內的所有生物的多樣性。

大意就這一段話: 多變的環境催生了生物的複雜性，而複雜性促成了發育穩態(Robustness)，發育穩態繼而造就了基因型網絡，而基因型網絡的存在讓進化成爲可能，使得生物能夠通過演變適應環境的變化、提高自身的複雜性，循環往復，生物進化通過這種方式螺旋上升。 這種探索作者從基本元素標準化，又由海量排列組合方式的基礎代謝反應，蛋白質，轉錄調控因子三個層面解讀了新性狀如何產生。 而這種進化方式的核心在於處在多維空間的基因型網絡的自組織性。自組織性是生命絢爛光彩背後的支持者，它是隱藏的生命建築師。 而技術具有生物進化同樣的特徵，用集成電路舉例。

透過自然現象，科技現象，社會現象，隱隱約約是那個“道”。 層層遞進如同探祕，大自然的路如同河流曲曲折折，偶然着，又必然着。 本書的類比很出色，雖然道可道非常道，但是，出色的語言確實能夠理解表象後邊沒有“形質”的抽象！ 值得再讀！

有什麼新東西麼？沒有。瞭解過現代進化論的就沒必要看了，作者（或者譯者）的文學水平還行。看了一眼原作是2014年，給抬一分，放在2014年如果說基因型和表現型，還是有點新東西的，可以作爲一個表現型大致的入門，但現在新的書太多了，我感覺生信的教材都可能比這個裏面說的要覆蓋面全了。

生命之道的三大標準化邏輯： 能量標準化 → 三磷酸腺苷 信息標準化 → DNA遺傳信息 接口標準化 → 蛋白質肽鍵

經典之作，作者完全擯棄了故弄玄虛和淺嘗輒止的科普，揭示了進化背後的數學起源，並詳細介紹了自己的研究方法。本書可稱爲統計物理學家再就業指導（搓手）