适者降临

《适者降临》这本书试图解答一个重要问题：生命是如何在进化过程中产生创新的。换句话说，生物是如何在不断变化的环境中快速适应和发展的。安德烈亚斯·瓦格纳通过几个核心概念来解释这个过程： 瓦格纳指出，生物的基因网络既要保持稳定，确保生物体正常运作，同时也需要有一定的灵活性，以便在环境变化时能快速适应。这就像一座大桥，既要坚固，又要有足够的弹性来应对各种风吹雨打。 书中提到，很多基因突变对生物体没有立即的影响，这些被称为中性突变。这些突变积累起来，为未来的进化提供了潜在的资源。就像在仓库里存放了很多备用零件，虽然现在用不到，但未来可能派上用场。 作者形象地描述了生物在基因和代谢网络中探索新可能性的过程。这个过程有点像科学家在实验室里试验各种新配方，虽然大部分尝试都不会成功，但总有一些会带来新的突破。 通过这些概念，瓦格纳解释了为什么生物能够在相对短的时间内产生复杂的变化和创新。 书中的“宇宙图书馆”部分用一个有趣的比喻来描述进化过程中基因序列和蛋白质结构的多样性和可能性。瓦格纳借用了阿根廷作家博尔赫斯的“巴别图书馆”的概念，来说明所有可能的基因组合和蛋白质结构。在博尔赫斯的短篇小说《巴别图书馆》中，图书馆包含了所有可能的书籍，每本书都是用相同的字符集随机排列出来的。在瓦格纳的“宇宙图书馆”中，书籍代表基因或蛋白质的序列，而字符则代表核苷酸或氨基酸。这个比喻用来说明生物体内可能存在的所有基因和蛋白质的组合。这个搜索空间的庞大和复杂性。尽管基因突变和自然选择在某些情况下能够迅速找到有利的变异，但在如此巨大的空间中找到有功能的蛋白质或基因序列，犹如在“宇宙图书馆”中找到一本有意义的书。 在基因和蛋白质序列中，有大量的突变不会立即影响生物体的功能。这些中性突变形成的网络，使得基因和蛋白质能够在不改变其功能的情况下积累变异，提供了一个巨大的潜在创新库。通过这个网络，生物体能够在不同的序列之间探索，直到找到新的、有功能的组合。虽然直接找到一个有用的新基因或蛋白质组合的概率很低，但通过中性突变和逐步探索，生物体能够在“图书馆”中找到创新的路径。 这种过程解释了为什么生命能够在相对较短的时间内实现复杂的进化变化。书中还引用了实际的计算机模拟和实验，证明了生命在进化过程中如何通过探索和试验不断创新。生命的进化不仅仅是自然选择的结果，还依赖于生物内在的创新能力。这种创新能力让生物能够不断适应新环境，进化出新的特性，从而在地球上繁衍生存。

四肢的存在与某个在许多生物体内负责塑造形态的调节因子家族有关，物种跨度从水母到人类。虽然这些调节因子是生物躯体正常发育所必需的，但是编码这些调节因子的基因，即homeobox或Hox，它们的名字是根据它们在同源异形现象（homeosis）中的作用而定的。同源异形现象指这些基因变异后造成的生物畸形，例如畸变的果蝇在头部原本是触角的位置长出了无用的腿。通常来说，改变生物正常的基因表达往往会引起严重的后果。 homeobox是一种含有60个氨基酸的蛋白质，它能够与DNA结合从而帮助Hox调节因子调控基因的表达。无论是在果蝇还是人类体内，这些调节因子都主宰着其他数百种与细胞、组织以及器官形态有关的基因活动。除了单个基因之外，Hox调节因子还在调控另一种东西，那就是调控环路。如果你还记得图5-4的话，Hox家族的调节因子参与的调控环路要比图5-4里的例子复杂得多，因为动物细胞中的调控环路通常包含40种乃至更多种调节基因。类似的环路往往是决定动物身体形态的关键，其中也包括人类。人类脊柱中的33块脊椎骨以及它们独特的形态，即脊椎颈部的前两块骨头构成一个灵活的关节，12块胸椎与肋骨结合处的关节槽等，就是典型的例子。 胎儿在子宫内发育的时候，Hox基因家族就已经在调控颈椎、胸椎和腰椎的基因表达了。每一个部位的Hox家族各个基因的开与关就构成了这个部位的基因表达代码（gene expression code），不同部位的表达代码各不相同，某个表达代码代表颈椎，另一个则代表胸椎，诸如此类。 Hox基因不仅负责塑造人类的身体，它也在其他脊椎动物，例如蟒蛇或任何种类的蛇体内参与形态构建。蛇的独特形态是大自然无心插下的又一根柳条，使得这种生物能够在地面蠕动、在地底穿梭、在水里游弋。某些种类的蛇拥有超过300块脊椎骨，它们中大多数的躯体结构与我们的12根胸椎无异，也连接着肋骨。Hox基因家族便是蛇与其他脊椎动物产生形体差别的原因：在大多数脊椎动物体内，Hox家族只在胚胎的一小块区域内激活胸椎基因的表达，但是当蛇的进化之路在大约1亿年前与蜥蜴分开之后，这一小块区域就像拉开的橡皮筋一样扩展开去。指导胸椎形成的Hox表达出现在了身体中轴上的大部分区域，使得这些区域的数百个脊椎发育为胸椎，继而造就了蛇独特的身材。 Hox基因家族不仅在动物中轴骨的形成中起着决定作用——在脊椎动物里，这里所说的中轴骨基本相当于脊椎骨，它们还参与了另一个脊椎动物的结构形成：鱼鳍。鱼鳍并不是一成不变的。在过去的数百万年里，进化通过Hox基因家族的变异、优化和分化，逐渐把鱼鳍变成了四肢。不管生物是在地上奔跑还是在天空翱翔，四肢骨的基因表达都可以被划分为相似的三部分，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，而第三部分则控制手掌的形成。 某些基因的变异在动物体内导致了可怕的先天缺陷，上述的结论正是来自对这些变异缺陷的研究。比如发育的四肢中如果缺乏Hoxa11和Hoxd11的表达，那么结果将导致胚胎没有前臂，手掌从手肘的位置萌发出来。同样的道理，如果Hoxa13和Hoxd13表达缺失，那么胚胎就可能无法萌发手指或手掌。还有一些Hox基因表达的缺失则会导致前臂和手掌同时消失，仅有上臂能够正常发育。 当然，正常情况下Hox家族的基因都还是恪尽职守的。此外，它们所参与控制的结构数量惊人，从盆腔到颅骨，都离不开Hox家族的身影。Hox基因家庭同样存在于虾、水母、蠕虫甚至是果蝇体内，而且重要程度几乎与控制体节形成的调节因子家族相当。实际上，两者的工作是前后衔接的。当体节家族的成员敲定体节的数量之后，Hox家族继而决定每个体节的功能，如这个体节负责腿，那个体节负责翅膀等。体节和Hox基因家族还只是果蝇和其他动物众多同类型分子家族中的两个，从数亿年前动物出现伊始，这些家族就已经参与到对形态的控制中了。 Hox基因家族对于动物新形态的诞生至关重要，例如从鱼鳍到四肢的改变；还有新的中轴骨，比如蛇的身体。关于这些新的形态究竟是如何起源的，也许已经随着生命漫长的历史，永远故去在风里了，但是仍然有一条原则亘古未变：新形态的起源必然伴随调节方式的改变。 不仅是形态，这个原则在所有新性状的起源里都应该适用。

突然对生命科学提起了兴趣，于是吧唧了些生命科学书籍：《生命密码1-3》《基因与命运》《适者降临》《病者生存》《谷物大脑》《贪婪的多巴胺》《精英大脑》《为什么睡觉》《癌症传》《病毒来袭》等，算做个自以为是的知识总结，刷一刷认知闭环的快感： 1、基因是DNA的一个片段，能生成蛋白质的基因才是有效基因。人体中有一半基因是重复的，还有很多无法生成蛋白质的DNA片段，目前也不知道有啥用。 2、DNA是双链结构，RNA是单链结构，分别遵循ATCG 和AUCG规则匹配，RNA还多了个GU匹配。病毒一般是单链RNA，生物细胞一般是双链DNA。 3、RNA单链，又是生命遗传和复制的载体，稳定性不如DNA，在遗传过程中容易出现基因突变，所以RNA病毒的变异快。 4、基因表达是由大量DNA组成的一个代谢环路，组成这个环路的方式可以看成是一个有着N个顶点的N维空间的结构。从空间的任一顶点出发，总能找到表达效果相同的基因代谢环路。好比城市里的密集道路，总能绕道目的地。基因的效用有强弱、抑制及无效之分，大部分基因在环路里的效用都并不都是不可替代的，切除或变异其中的80%，都甚至不会影响最终代谢功能，我们把这个称之为发育稳态。只有当环路中多个基因发生突变才会有影响，个别强效基因除外，但只是少数。从这个意义上讲，发育稳态通过容错性保障了生命的可复制性，而基金检测更像是比算命先生更科学的算命方式。 5、癌症是控制细胞增生的表达环路被打破，导致增长失控。人类寿命的延长，不断累积基因突变的概率，最终导致癌症爆发。生老病死深深地根植在我们的生理过程中，癌症终究不可避免，活久见。不过死亡是我们给新生代腾出发展空间的最好方式，生命过于长寿如同某个物种过于强大后都会物极必反，资源和环境的突变也会让其覆灭。就像戴尔菲神殿上刻了两行字：一行是“认识你自己”；一行是“凡事勿过度”。 6、高血糖，长期炎症和负面情绪会诱发癌症几率，所以健康饮食，保持乐观情绪很重要。 7、基因没有最优，只有适合，达尔文的生物进化论，准确地说是演化论，演化方向是随机的。 8、生物演化的本质是新陈代谢，网络型基因发育稳态的特性，为生物演化提供了必要的且看起来矛盾的条件：保守性和可变性。基因在复制过程中，不断发生的微小变异，逐步累积直到新的特性带来繁殖优势，这个过程中大部分的变异可能毫无用处。爱因斯坦说过：创新是建立在一堆无用的研究之上的。 9、人体就是个生态系统，人体内都居住着100万亿个细菌细胞，是人体本身细胞数量的10倍，我们身体上几千种细菌，光肠道内就有500多种。好好对待自己的身体，维持体内生态健康很重要。生病多半是体内细菌病了，或生态环境破坏了。体内细菌不仅决定人的饮食习惯，同时还影响一个人的性格。如果两人亲密接吻10秒钟，将交换8000万个细菌，这也是“夫妻相”产生的原因之一。 10、人之初，性格是可以遗传，除了新生儿通过母乳获得母体细菌同步“母子相”外，还受到表观基因遗传影响。就是DNA序列不变，但基因表达出现了可遗传的改变。因为基因的表达会受到外部环境的影响，比如压力、幸福感等会影响内激素分泌水平，而激素发挥作用的方式就是改变基因的表达方式。研究发现压力、负面情绪容易产生郁抑症，影响表观基因表达，并具有遗传性。好在表观基因的表达是可逆的，乐观起来，同样可以改变基因的表达。 11、大脑是个蠢蛋，动不动会把自己给蠢哭了。除盲目自信、非常自我和主观偏见外，还被情绪绑架，情绪是大脑化学物质的分泌，多巴胺、去甲肾上腺激素、内啡肽、褪黑素、血清素等等10多种物质掌管着我们的情绪和感受。吃吃甜品玩玩游戏是多巴胺的欲望召唤，吹吹海风感受平静是内啡肽的释放，运动是可以释放多巴胺、内啡肽、血清素等多物质。但也要小心释放过度容易上瘾，毒瘾、游戏瘾、恋爱狂、工作狂、运动狂、学习狂等，全拜愚蠢的大脑所赐。所以合理分配，平衡释放，有利于身心健康。说到这里了，咱就多啰嗦一些，因为大脑太蠢，我们也常常被生活处处套路，并在套路中活出精彩！但也迷失了自我和失去了真相，看看丹尼尔卡尼曼的《思考，快与慢》是对大脑各种奇葩行为的深刻剖析，再看看《思辨与立场》同样会感受到自省和逻辑的快感，为我们提供了不一样的视角。 12、生命科学中唯一不例外的是例外。比如朊病毒的既不是RNA也不是DNA类型，而是一种错误折叠的蛋白质，能突破人体各种防线进入大脑皮层，导致大脑糊状，记忆丢失，产生疯牛病、阿尔兹海默症。有时在想自己最近记忆力明显下滑，是不是大脑也在发生蛋白质变异或者是因为睡眠过少而导致的认知降维。 13、疫苗的本质是注入病毒，为免疫细胞提供病毒识别能力。无论实减活、灭活或RNA疫苗，区别在于病毒毒性大小。至于疫苗带来的种种后遗症等传闻，无论真假，反正世上没有100%保证的安全，总有例外。但就概率而言，咱们总不能因为有风险连马路也不敢过了。 14、细菌才是这个世界的主宰，每毫升海水中就有2.5亿个病毒颗粒，人类在动物多样性中最多只是个注脚。我们相互之间都在食物链之中，难以逃脱生态系统的局现象，战胜或被战胜，更多的是彼此依存，人类基因中8%的基因是病毒基因。有些病毒基因对人类的繁衍起到了重要作用，比如ERV病毒基因，让哺乳动物由单孔目和有袋类进化到胎盘类，大大保证了胎儿的存活率，让哺乳动物得以在生态位中占据了主导地位。 知识的应用在于迁移，如果把生命科学的知识点迁移到商业上，发现会有不少共通性。但也许就像查理芒格说的单学科思维好比拿个锤子看问题，看什么都像钉子，仍具有局限性，但这也是种思考的乐趣，平行空间的另一种思维维度。 1、企业创新需要打破隔阂，形成跨组织、层级，以尽量扁平化的方式促进信息流动，促进信息间的自由组合，才能诞生出新事物。同理城市化、互联网是创新的孕育的重要条件，因为它使信息密度和自由度得到了极大提升。 2、创新是自下而上的涌现，而非顶层设计，复杂系统的顶层设计很多都失败了，顶层能做的是框架，使命，目标，剩下的可以任由底层信息自由流动，不是去干涉。 3、对错误的包容。创新的过程不可避免会出现各种问题，但同时为下次突破创造了阶梯。 4、动态的适应。市场竞争环境、公司发展都会不断的变化。没有最优，只有合适，一般而言不要太超前，只需领先一步，不多不少，正好适用即可。个人在适应公司发展的过程中，同样需要跟着演化，不断适应形势的需求，进行突变。 5、凡事勿过度，企业人效提升的过程也是公司脆弱性增加的过程。确保人效有一定冗余量，有利于公司发展过程中的稳态和健壮性，并为创新提供冗余性的发展空间。 6、市场淘汰很残酷，变革总离不开去老存新，唯有如此才能给新技术、新需求、新员工留出发展和生存的空间。铁打的营流水的兵，企业在人员流动中发展和强大。 7、公司进化如同生命演化，不是突然间的，而是每个微小的突变通过时间累积，在某个时点突然的爆发。拉长时间看像是有节奏的跃迁，缩小时间看则是很自然的积累过程。 最后，来点哲学。生命是什么？ 生命本身没有意义，只是为活而活，为繁衍而繁衍，永无止境，生生不息。生命成长的过程是熵减的过程，直到减不动了，与宇宙一起熵增，直到热寂。人生意义只是个人创造出来的，并与社会形成链接的价值感。 如果说要给人生意义有个序，那么健康、幸福、使命以此为序。

适者似乎是一个有意思的问题，当然这个是对自然而言的，但是人类的出现改变了适者的环境和时间，而对于大多数生物来说似乎没有选择，而是被选，我们只能看到存在的结果，而不是过程，从这个角度来说演化论本身不是因果关系，而是量子纠缠状态，一旦确定了就证明了存在着适者。但是其中总是存在着很多变数，而且一旦形成了就会不断发生放大，比较典型就是人类出现，使得很多生物的体型变小了，本来是陆地上的大型生物逐渐消失了，而伴随着大航海时代到来，海洋中大型生物也逐渐变小了，可能的原因就是人类更加喜欢捕捉那些大型生物，因为人类不会采用捕捉群体之中最为孱弱的个体，因为大的个体对于人类来说可能更加肥美一些，而且难度系数也是比较相当的。伴随着技术的发展，对于物种存在着演化，似乎没有太多争议，也就是物种也是存在变化，也非常类似于不同物种个体之间寿命差异，物种本身也存在着寿命差异，可能很多物种发生了演变与过去存在完全不同的形态，比较典型的就是当下马类，非常适应草原环境，而它们祖先似乎是在丛林之中生存食草类小兽，从另外一个方面对于产生适应性变化的原因还是时间累积的结果，我们能够理解时间跨度，但是存在时间点似乎总是存在着争议，就是所谓现有鸡还是先有蛋，其实就是不确定的节点问题，在很大程度上我们不能完全把跨度变成了一点，非常类似于我们手机计费时间的演化方式。适者总是生存，似乎是对于结果的判断，而不是对于过程的判断，因为演化本身没有方向，但是变得复杂似乎适应性更好，尽管也不完全如此，因为鲎也存在数亿年但没有太多变化，生物性适应性还是很难被共同的因素所决定的。

为了让你感受一下这个庞大的数字，我们来举一个例子。宇宙中数量最多的原子是氢原子，物理学家估计氢原子的数量可达到1090个，具体来说就是1后面跟着90个0。如此一来，蛋白质的可能数量就不仅仅是宇宙级了，而是超宇宙级：远远超过了宇宙中的氢原子数目。要从这么多可能的蛋白质中找出唯一正确的那条，概率甚至比赢得自宇宙大爆炸以来的每一年的乐透都小。如果亿万种生物从生命出现伊始每分每秒都在寻找那条特定的氨基酸链，那么到现在为止也可能只尝试了10130种蛋白质中极小的一部分，甚至都还没找到视蛋白。 17世纪的诗人安德鲁·马弗尔（Andrew Marvell）曾叹息，“只要我们的世界够大，时间够多”，为了避免那“无垠永恒的荒漠”，他无心关注时间长河下的自然奥秘，只想和情人享受片刻的欢愉。这里我们对这首诗的关注点在于悠远漫长的时间。在无尽的时光中，自然选择加上生物的变异，迟早会让一种叫游隼的生物进化出那双锐利的眼睛。达尔文进化论的主流观点是，优势性状赋予生物的优势，无论多么微不足道，都将在生物漫长的繁衍生息中被无限放大，这个观点解释了包括游隼在内的所有生物的多样性。

大意就这一段话: 多变的环境催生了生物的复杂性，而复杂性促成了发育稳态(Robustness)，发育稳态继而造就了基因型网络，而基因型网络的存在让进化成为可能，使得生物能够通过演变适应环境的变化、提高自身的复杂性，循环往复，生物进化通过这种方式螺旋上升。 这种探索作者从基本元素标准化，又由海量排列组合方式的基础代谢反应，蛋白质，转录调控因子三个层面解读了新性状如何产生。 而这种进化方式的核心在于处在多维空间的基因型网络的自组织性。自组织性是生命绚烂光彩背后的支持者，它是隐藏的生命建筑师。 而技术具有生物进化同样的特征，用集成电路举例。

透过自然现象，科技现象，社会现象，隐隐约约是那个“道”。 层层递进如同探秘，大自然的路如同河流曲曲折折，偶然着，又必然着。 本书的类比很出色，虽然道可道非常道，但是，出色的语言确实能够理解表象后边没有“形质”的抽象！ 值得再读！

有什么新东西么？没有。了解过现代进化论的就没必要看了，作者（或者译者）的文学水平还行。看了一眼原作是2014年，给抬一分，放在2014年如果说基因型和表现型，还是有点新东西的，可以作为一个表现型大致的入门，但现在新的书太多了，我感觉生信的教材都可能比这个里面说的要覆盖面全了。

生命之道的三大标准化逻辑： 能量标准化 → 三磷酸腺苷 信息标准化 → DNA遗传信息 接口标准化 → 蛋白质肽键

经典之作，作者完全摈弃了故弄玄虚和浅尝辄止的科普，揭示了进化背后的数学起源，并详细介绍了自己的研究方法。本书可称为统计物理学家再就业指导（搓手）