第27章 生命创造力的动力和方向选择(2)
林恩在《生物共生的行星——进化的新景观中》SymbiotecPlanet林恩，S·古利斯，上海科学出版社，1999年12月。中声称“生物共生产生了一切”，“一切有核细胞是通过不同类型的细菌经过特殊程序融合起源的。从最小的无处不在的细菌，直到最大的生机勃勃的地球——无处不在的共生”。从而将协同进化观提高到生态进化的新水平，突破了经典的生存斗争与自然选择的片面、刻板思维。它说明，进化并不只靠基因突变，不仅是获得性遗传，而是整体、整套基因、多元共生的新群体的进化，共生的互联、互作与自然选择处于进化中的更复杂、更高级的水平。
共生理论及“盖亚”系统的新概念同二十世纪八十年代后期的生态思潮汇合，影响人类社会的新的科学发展观的形成。在新的生态圈概念中，融入盖亚系统等生态进化系统。人们认识到了在这个系统中存在的，单细胞和多细胞绿色植物与草食动物、肉食动物、微生物之间的互助。这种广义的互助现象发展了协同学的协同进化论（参见2.3节）。E·拉兹洛把它们同生物圈中的物质流、能量流、信息流结合起来，同催化循环理论（超循环）联系起来，进一步发展为人类社会文化系统中的自催化和交叉催化循环（如图34所示）参阅拉兹洛：《进化——广义综合理论》，第103页。。图34社会文化系统中的自催化和交叉催化循环。
14.4协同进化论——斗争与共存的统一
在自然界中，生物并非只有在竞争中获胜才能生存和发展。因为自然界是一个高度复杂的协同系统，竞争也只有在相互适应与共存之中才能体现。其实竞争只不过是共存促进的一种作用方式，尽管它是重要的作用方式。而创造力的动力和方向不仅来自需要、竞争与选择，而且也来自需要、互助与选择。从更高层次来看，各种层次的生物和完全不同的物种彼此协作互助，维持生态系统的动态平衡，才能在共存状态下朝着有利于自身生存和发展的方向进化。
图35食鱼鱼群与被食鱼群的数量波动曲线哈肯曾引述一个事例，在二十世纪初，亚得里亚海的渔民就已经注意到捕鱼量呈现周期性波动的现象。捕获量变化的原因是因为海里有食鱼的和被吞食的两种鱼群。食鱼的鱼群少时，则被食的鱼群就多；而被食鱼群增多又给食鱼的鱼群以更多食物，促进繁殖，导致食鱼的鱼群增多。于是，两种鱼群的数量呈现出有节奏的波动涨落，使整个过程呈周期性反复出现。图35给出了其数学模型的曲线描述。参阅H·哈肯：《协同学——自然成功的奥秘》，上海科普出版社，1988年。
从图中模型给出的曲线可知，当食鱼鱼群如果将被食鱼群全部吃尽时，自己也濒于灭绝之日。除非它突变成完全不同的另一种食性，而其原物种也就此灭绝。
图36瑞士加丁斯维司流域落叶松林的松线小卷蛾数量的周期变动（1）另一个鲜明的事例发生在瑞士某个落叶松林中，危害落叶松的松线小卷蛾的群体数量呈现间隔8或9年的起伏波动，这种周期性波动绘成的数学曲线如图36、图37所示。
图37瑞士加丁斯维司流域落叶松林的松线小卷蛾数量的周期变动（2）孙儒泳：《动物生态学》，北京师范大学出版社，1987年。
松线小卷蛾数量周期性波动的原因在于这种小卷蛾种群系统的本身。它虽然受到寄生蜂和捕食天敌的威胁，但主要是受小卷蛾中不同种类相互之间关系的影响，同时也受到其食物——落叶松针叶的影响。种群数量上升，落叶松叶子趋于被吃光；当种群数量下降到低谷时，落叶松开始恢复到正常针叶量，这又促进了幼虫数量的增长。于是，树、害虫及其天敌密切相关，发生系统的协同进化，也就是它们又竞争、又共存，在生态大波动中又有小波动，为整个森林生态大系统所选择。生物群落内部相互关系及其环境变化的互作过程，规定了它们创造力的发展方向。
竞争与共存促进现象，正象生命之网广泛地存在于各种生物、微生物之间，以致有人认为共存促进是生物进化的重要方面，是“相似性演变动力“，它可以包含人与自然界的共存促进。因此达尔文的进化论正在转向为合作的共生提供更多的场所，促进生命起源和进化。参见周美立：《相似系统论》，科技文献出版社，1994年，第209页。
14.5高层结构选择与艾根的超循环论在第十三章关于物质创造力的进化动力和方向选择中我们曾提出无机世界的自然选择，在最主要的自然选择方式中的高层结构选择可以同生命创造力的蛋白质大分子的进化相印证。
艾根在生化实验中发现某些生物分子可以通过化学的催化作用而不断增长，而且生物分子增长的方程竟然与哈肯总结的激光光波“增长”的方程具有内容完全相同的形式。为了说明生物分子的增长、竞争和选择，我们在这里有必要引入艾根的催化循环概念。参阅哈肯：《协同论——自然成功的奥秘》，上海科普出版社，1988年4月。
例如，有两类生物分子A和B，每一类都能以反应的产物催化它自身的合成物，进行自催化循环。但是A与B的两类不同产物，又可以互相催化对方的合成物，这称为交叉催化循环。在图38中的左侧，A类为B类分子自增长的催化剂，而B类则为A类自增长的催化剂，A类与B类之间构成的小圈表示交叉催化循环，GS表示从外界输入的某些基本物质（GroundSubstans）。图38中的右侧是较为复杂一些的三类分子A,B,C，它们分别在自催化增长的同时又进行交叉循环。A类为B类增长的催化剂，B类为C类增长的催化剂，C类又为A类的催化剂，A,B,C形成的大圈表示多类分子的交叉催化循环。参加交叉循环的类别实际上要多得多，但是只要是有两类以上的循环，都称为超循环。
AB及ABC类分子的交叉催化循环，GS为参与的基本物质
交叉循环在复杂的、显现生命现象特点的过程中成为完整的交叉循环链。而为生命有机体的结构编码的一系列核酸的稳定性，就建立在催化循环基础之上。复杂的交叉催化循环向更高层次汇聚，相互补充，系统功能更加完善。不断汇聚的结果是出现一个更高层次的系统，迫使下层系统接受被它加强的一种内部约束，并有选择地忽视那些下层系统的许多动态细节，进入一个集体功能模式。在本书第2.3节中叙述讨论的各级创造力持续演化而不是完全取代，总是保留或继承原有阶段的某些特点的协同进化现象，即可用这种超循环论来解释。
图39是不断汇聚中的交叉催化循环示意引自拉兹洛：《进化——广义综合理论》，第40‐41页。图40是超循环概念的外延，从宏观上显示生物圈内某些主要的催化循环。
P-植物
H-草食动物
C1-肉食动物
C1～Cn:肉食动物（被捕食者/捕食者）
拉兹洛根据超循环系统的进化，提出了社会进化的动力学，试图将这种规律引入人类社会。图34是引用并简化了的拉兹洛的一个反应社会文化系统中的自催化和交叉催化循环的示意图。至于人类社会进化问题，我们还将在第十五章集中讨论。
我们再来讨论超循环进化论与目的性。艾根根据超循环理论提出了生物信息起源（或称生命起源）和进化的新理论。他将生命起源和进化归入物质的自组织和生物大分子的进化问题。
问题重回到类似悖论的老问题说起：“先有鸡还是先有蛋？”，依此类推，“先有蛋白质还是先有核酸？”（基因起源），“先有功能还是先有信息？”。蛋白质体现生命功能，核酸则提供生命的遗传信息。艾根认为，如果问的“先”是指时间先后的关系，则是毫无意义的伪问题。所谓“先”应该是指因果关系，应该建立一种因果关系的概念，或一种互为因果的封闭圈（核酸与蛋白质的相互作用相当于封闭圈），即一个“循环”的、复杂的等级组织。于是从反应循环到催化循环，再到超循环就构成了一个从低级到高级的循环组织。在生化大分子活动中，酶这种特殊蛋白质是催化剂。各种蛋白酶是各种蛋白质的催化剂，其催化作用可以看成是提供遗传信息。所以在复杂的各层次交叉循环中似乎起了信息传递的互联作用，成为创造力的互联性和自组织理论的大分子进化基础。
生命超循环与一般自组织一样必定起源于随机过程。许多随机事件的效应能够反馈到它们的起点，使它们本身变成某种放大作用的原因。经过因果的多重循环，自我复制和选择，功能不断完善，信息不断积累，从而想高度有序的宏观组织进化。艾根认为，超循环组织作为一个远离平衡的开放式系统，既竞争又协同，既隔离又整合，从而选择进化。在神经组织和社会组织中也存在超循环组织形式，所以超循环论的许多结论不仅具有自然科学意义，而且具有社会科学意义。
有趣的是，艾根认为“上帝不掷骰子”和绝对偶然的观点在超循环论中都是不正确的。因为竞争（共存）和选择都是双向的，互为因果的。我们不妨再回顾系统论中的目的性原理。M·艾根，P·舒斯特尔，曾国屏、沈小风译：《超循环论》，上好译文出版社，1990年5月。
14.6优势动力学选择与自相似原理
事物运动中的分叉或分形现象是创造力在混沌科学中的基本原发性的现象，因为新的变化由此而产生。在前面章节中曾涉及的从放电、分流到动物器管分枝系统，是自然选择的普遍规律。由于生物体的生存需要，增强了新陈代谢系统的分枝的功利性强力要求，可以将这种自然选择现象称之为寻找优化的条件选择。
植物的地上部分的分枝显然有利于通风透光，有利于光合作用；地下部分的分枝则有利于从土壤中吸收水分与养料和防风定位，它们都是由于生存需要在生存斗争中选择而来。人体中的血管网分布全身，有利于每一个细胞对O2和营养物质的摄取及CO2等代谢产物的排出。分布在肺脏的大量肺泡表面气管系统的微细分枝则有利于气体交换；全身分布的神经分支网络，有利于信息传递和活动调节。这些分枝结构的惊人之处在于自然的高效率。人的肺泡表面积大于一个网球场，并与微气管分支和毛细动静脉管结合在一起；血管和血液只占人体的极小空间，不及身体的5%，而血管总长度却有数十公里。所有的分枝似乎都遵从一个规律，即自相似性模型中的“极大的表面，极小的体积”相统一的规律。将人的肺与谢宾斯基海绵对比，会发现二者如此相似，尽管后者立方体的花格有无限大的表面积而体积为零。科赫雪花有一条无限长的线围成一个有限的面积，而人肺和血管系统正是在生存竞争中按照这个方向进行选择而创造出来的。也许生物体的分枝现象，自然界的放电、河流的分支、海岸线的分形，甚至人类社会的交通、通讯和管理网络，似乎都包含着某种深层次的共同“要求”，犹如无机世界的“寻求优化的条件选择”和系统的目的性原理。
14.7和谐性的自然选择——黄金分割规律
黄金分割规律，即两个线段的比值在0.618左右，被称为“黄金点”。黄金分割是自然选择的产物，表现在大量的动植物和人体结构中。例如树干的长、粗比例，禾本科植物茎秆相邻两个节间长度之比，蕨类植物的琴状梢头，向日葵花盘上的果实排列，松果上的鳞片和月季花瓣的排列等。人体肚脐以下长度与身体高度之比为0.618时被视为“标准美人”，还有许多身体结构的比例关系往往成为生理与医疗效果的黄金点。黄金分割甚至影响人的心理状态。黄金分割体现宇宙的美与和谐，是统一创造力的成果。
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