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动物世界千姿百态的生命活动有共同规律可循吗?

2020-2021年博古睿学者,北京大学生命科学学院教授。他是北京大学博古睿研究中心“博古睿讲座系列”的首讲嘉宾,也是在线平台“睿的n次方”的首位专栏作者,并给专栏起名《白话》。

2022-03-05 / 阅读时长 5 分钟
专栏 首发 白书农

01
何为“真”?感官经验范围之内外的两个世界

在我们日常的话语中,“真”常常伴随“实”。但如果大家有兴趣从百度去查一下“真”字的源头,或者从dictionary.com中去查一下true的词源,大家就可以理解“真”其实并不是不经人为修饰的存在,而是以人类作为观察主体对周边事物的解读。在望远镜和显微镜发明之前,我们对周边事物的观察基本依赖于感官,因此人类对周边事物的观察的范围就不可能超越感官的分辨范围。但那些在人类感官分辨力之外的世界,却和人类可感知的世界一样,并不因人类是否能感知而存在或者消失(人造物另当别论)。

除此之外,我们将在下一组文章中讨论,人类认知能力出现后而形成的认知空间,还构成了一个超越个体感官经验范围的虚拟世界。因此,当我们讨论什么是“真”的时候,还真是要特别的小心——毕竟,我们与生俱来地生活在一个有限信息的空间中。对超越我们个体感官经验的世界保持一份开放的心态,恐怕是我们跳出思维定势,更好地理解世界、理解自身的前提。

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02
生命系统演化的驱动力是生存竞争吗?

在现代话语体系中,达尔文演化思想已经成为一个几乎无所不在的构成要素。无论是对生命系统演化历程,还是对身边的人际/国际关系的讨论,很多人常常不假思索地把“生存竞争”作为讨论的前提。如果仔细读过《白话》专栏已经发布的文章,大家一定会注意到,这里对生命系统的讨论前提之一是“自发形成”。哪怕是食物网络的形成,我们也认为不过是每一种具有“要素偏好性”的整合子,在其“三个特殊”运行过程中对“相关要素”的整合能力强弱而形成的一种与其他整合子之间相互依赖的互作。从这个意义上,达尔文演化思想中所提出的不同物种之间存在内在关联、有共同祖先(即生命之树)的思想是一个非凡的洞见。它不仅为后来的生物学研究提供了正确的方向,而且也经受住了实验的检验。

但如果大家把演化的动力仅仅理解为“生存竞争”,现在看来是有失偏颇的。如果将生命系统的演化看作是整合子迭代,那么我们可以发现,从共价键在IMFBC[1]基础上自发形成之后,生命系统的演化,在不同复杂度层面上都表现出“组分变异、互作创新、适度者生存”的特点。被大家解读为“生存竞争”的一些现象,常常都不过是基于感官经验,对具有上面三个特点的演化事件中一些特例的拟人化的解读。很多演化创新事件并不是“为了”“自身”的“生存”而去“竞争”的产物,而是在变异组分之间随机出现的“互作创新”的产物。从这个角度反观当下人类社会,应该是“柳暗花明又一村”吧。

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03
动物为什么会

不知道大家是不是曾经有过这样的问题。我不记得《十万个为什么》中有没有这样的问题。反正我在来到北大工作之前,好像从来没有问过这样的问题。在参加樊启昶老师的《发育生物学》课程和王世强老师的《生理学》课程之后,我才意识到“动物为什么会动”其实是一个非常深刻的生物学问题。

在经过很多年思考之后,才意识到,从整合子生命观的角度,我们可以基于当前生物学研究的结果,对动物“为什么会动”,“向哪里动”和“如何动”从逻辑上给出比较合理的解释。简单的回答是,它们“不得不”动,否则,不要说我们看不到它们,包括我们作为观察者都不可能出现。这也是为什么我意识到这个问题非常深刻。

04
动物居群中的个体是怎么被组织在一起的?

我们在第三组的文章中曾经提出,到了真核生物,哪怕是单细胞真核生物,一个物种的生存主体就不再是单个细胞或者单个动物这样的“个体”,而是很多单细胞,或者很多“个体”借助“有性生殖周期”纽带关联在一起、共享多样性DNA序列库的“细胞集合”或者“居群”。下面的问题就是,对于群居的动物,比如象群、猴群、狮群,居群中的个体并不需要每天交换各自承载的DNA多样性,它们为什么以及如何形成一个井然有序的居群的呢?这在生物学(比如生态学和动物行为学)中是一个热门话题。

由于人类的感官分辨力是以“个体”为对象的取食、避险、求偶的成功为“适度”的标准在演化过程中形成的,上面问题的答案显然超越了人类的感官经验范围。从“整合子生命观”的角度,群居动物中的个体,是基于“三组分系统”的原则而被组织在一起的。所谓的“三组分”指秩序、权力、食物网络制约。所谓的“食物网络制约”就是不同的“物种”个体的行为因为各自的“要素偏好性”所受到的食物网络中其他成员的制约;“秩序”就是个体的行为方式(在演化中形成);“权力”就是居群中维持“秩序”的力量,通常由身强力壮的个体作为执行者。“三组分”之间形成一个良性循环,维持动物居群的可持续发展。“三组分系统”基本上可以很好地对目前对动物行为的很多研究结果给出一个统一的解释。在新书《走出人类世》(宋冰/编著、赵汀阳/插图,中信出版社,2021)中,由我撰写的一个章节对此有更加具体的讨论。供有兴趣的读者参阅。

05
动物种类那么多,对它们的生命活动特点,除了基因、细胞、异养之外,有什么共同规律可循吗?

在专业研究的基础上,我曾对三大类陆生植物(即苔藓类、蕨类、种子植物类)形态建成的共同特点做过一个梳理和归纳,提出了“植物形态建成123” [2]说法。后来发现,用“123”的说法来梳理和归纳一些看似复杂的现象好像还挺有效。于是在我的《生命的逻辑》课程中也归纳了一个“动物生存123”。或许能为理解动物生命活动的共同规律提供一点参考。

所谓的“动物生存123”中的“1”指的是“1个起点”,即“有性生殖周期(SRC)”。“2”指的是“2个主体性”,即1)行为主体是个体,这源自多细胞结构的起源方式;2)生存主体是居群,这源自SRC和“雌雄异体”这种特点。“3”指的是“3个关键环节”,即1)个体行为以取食为起点,衍生出其他。这个环节源自“三个特殊”;2)性行为作为完成SRC的一种形式,表现为求偶和交配权争夺。这是多细胞真核生物中动物特有的环节;3)“三组分系统”(见上一问题)作为居群组织机制。大家可以想一想,是不是“3个关键环节”囊括了大家各自从有关动物生活的纪录片中所了解到的动物世界千姿百态的生命活动?

艺萌「睿ⁿ」 | 编


注释

[1] 以分子间力为纽带的复合体,即InterMolecule-Force-Bond Complex。

[2] Bai SN (2019) Plant Morphogenesis 123: A Renaissance in Modern Botany? Sci. China Life Sci. 62(4):453-466.

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