所有生命都是自然選擇的產物

一位進化生物學家曾對外星生物的生命做過預測——不是為了幫助我們尋找其他行星上的生命，而是為了幫助我們理解這個星球上的生命。理查德·道金斯無畏地預測：宇宙中任何地方所能找到的生命，都將是達爾文主義自然選擇的產物。這似乎是一個理論家所做出過的最狂妄自大的預測了，但事實上，它是對自然選擇理論爭論的一個直接后果。自然選擇是我們對于復雜生命是如何能夠進化做出的唯一解釋。暫且不論復雜生命是如何進化的問題，如果道金斯是對的，自然選擇對理解人類心智就是不可或缺的，在這一點上，我認同他。如果自然選擇是對小綠人進化的唯一解釋，它當然也是對大褐人和米色人進化的唯一解釋。

自然選擇理論在現代思想生活中處在一個奇怪的地位，這與本書的另一個基石——心智計算理論一樣。在其本領域內，它是不可或缺的，在一個一致的框架中解釋了數千個發現，并不斷啟發新的發現。但在其領域外，它則被誤解和謾罵。就像在第2章中提到的一樣，我希望闡明這個奠基性觀點：它如何解釋了其他替代觀點解釋不了的一個核心秘密，它如何在實驗室和實踐中被檢驗證實，以及為什么一些反對它的著名辯駁都是錯誤的。

自然選擇在科學中有著特殊的位置，因為它憑借一己之力解釋了生命的特殊性。生命因其適應的復雜性或復雜設計深深地吸引了我們。生物并不只是一些漂亮的小古玩，它們做著令人驚嘆的事情。它們或飛翔、或游泳、或看、或消化食物、或捕捉獵物、或制造蜜、絲和毒。這些都是罕見的成就，超越了水坑、巖石、云彩以及其他非生物。我們會把一堆外星物質稱為“生命”的前提條件是，它能夠完成足以匹配這些成就的杰作。

罕見的成就源自特殊的結構。動物能看而巖石不能，因為動物有眼睛，而且眼睛對能夠形成圖像的不尋常材料做了精確的安排：角膜聚光，晶體將聚焦調整到物體的深度，虹膜的開啟閉合使適量的光進入，一個透明的膠狀球保持著眼睛的形狀，視網膜位于虹膜的焦平面，肌肉幫助眼睛向上下、左右和內外活動，視桿和視錐細胞將光轉換成神經信號，等等，所有這些都得到了精致的組合和安排。在從原材料組合成這些結構的過程中，得需要多少次機緣巧合和意外事件的不斷累積啊！龍卷風、山體滑坡、瀑布或是哲學家假想實驗中的閃電蒸發沼澤黏質，都不足以形成這些復雜設計。

眼睛有太多部件，安置得卻如此精確，以至于看上去就像為了把“看”所需的東西放在一起而事先設計好的一樣。我們其他的器官也是如此。我們的關節得到潤滑是為了前后活動得更順暢，我們的牙齒相碰是為了交錯研磨，我們的心臟泵出血液——每個器官在設計時似乎都考慮具備了一個功能。發明上帝的一個原因是要人的心智需要解釋。世界的法則是向前而不是向后運轉的；雨使地上變濕；但地受益于變濕并不能導致下雨。除了上帝的安排，其他還有什么能影響地球生命的目的論（目的-導向性）呢？

達爾文證明了還有一些其他東西可以做到這一切。他辨識出一種前向因果的物理過程，它模擬了逆向因果或目的論的反論表象。這個訣竅就是復制。復制因子能夠復制一個自己，它能夠將絕大多數特征復制到副本中，其中包括再次復制的能力。設想兩種狀況，A和B。如果A在前，B就不能導致A。如圖3-1所示，看得清楚不能導致一只眼睛有個清晰的晶體。

但如果A導致B, B又導致A的主人公制作了一個自己的復制品——我們把它稱為AA。AA看上去就是A，所以似乎就是B導致了A。但實際不是，它只導致了AA，是A的復制品。假設有3個動物（如圖3-2所示），有兩個的晶體是渾濁的，有一個的晶體是清晰的。有一個清晰的晶體（A）使一只眼睛看得清楚（B）；看得清楚有助于動物躲避捕食者并找到配偶，這令動物得以繁殖下去。其后代（AA）也有清晰的晶體并看得清楚。看上去就像其后代有眼睛，所以它們能看得清楚（不好的、目的論的、逆向的因果推理），但那是一個錯覺。后代們有眼睛是因為它們父母的眼睛看得清楚（好的、普通的、前向的因果推理）。它們的眼睛看上去像它們父母的眼睛，所以很容易將情況搞錯，誤以為是逆向因果推理。

一只眼睛比一個清晰的晶體更重要，但復制因子的特殊力量在于它的復制品也能復制。想想當我們假設動物的晶體清晰的子代繁殖后代時會發生什么（如圖3-3所示）。它的一些后代會有比其他后代更圓的眼球，圓眼睛的看得更清楚，因為影像是由中心到邊緣聚焦的。更好的視力會導致更好的繁殖，再下一代就不但有了清晰的晶體，還有了圓眼球。它們也是復制因子，它們的子嗣中視力更銳利的更可能留下具備銳利視力的新一代，以此類推。在每一代中，能導致好視力的特征被不均衡地傳到下一代中。這就是為什么最近的復制因子會具有似乎是被一個智能工程師設計的特征的原因。

我用一種非正統的方式介紹了達爾文的理論，以強調其卓著的貢獻：對看似是設計而實際上卻沒有設計師的表象進行解釋，在其應用于復制因子時運用前向因果推理。完整的情況是下面這樣的：一開始時這世界上只存在著復制者。這復制者并不是一個經由自然選擇的產物，而僅是一個由生物和化學定律所產生出的分子或晶體而已。如果它是選擇的產物的話，我們就會有一個無休止的回歸了。復制因子習慣于倍增，單個因子不經抑制的倍增會用它重重重重輩的復制子孫填滿這個宇宙。但復制因子耗盡了它們復制所需的材料和能源。世界是有限的，所以復制因子們競爭著世界上的資源。因為沒有復制過程是100%完美的，誤差可能會出現，并不是所有子代都會精確地復制。絕大多數復制誤差都將會變得更差，導致對能源和材料更無效的利用，或是更慢的復制率或更低的復制概率。但有好運氣的話，幾個誤差會變得更好，具有這些誤差的復制因子會在之后的各代中興旺繁榮。它們的后裔會積聚任何隨后會變得更好的誤差，包括將保護性蓋套和支撐、操控器、有用化學反應所需的催化劑，以及其他一些我們稱之為身體的特征組合在一起的變異。產生的復制因子具有明顯設計良好的身體，我們稱之為一個有機體。

自然選擇不是隨著時間改變有機體的唯一過程。但它卻是唯一能在長時間里對生命體進行看起來像是設計動作般的過程。道金斯不懼遭到指責的風險，說出對外星生物進化的斷言，因為他回顧了生物學歷史上所提出的每一個自然選擇的替代理論，并證明了這些理論無力解釋生命的特征和復雜設計。

民間理論認為，有機體對一種推動力做出回應，從而展開了更復雜的、更強的適應性形式，這顯然說不通。這種推動力——以及更重要的，實現其志向的力量——有點兒神奇得解釋不了。

達爾文之前的生物學家讓·巴普蒂斯特·拉馬克（Jean Baptiste Lamarck）提出了兩個原則——使用與廢棄和獲得性特征的遺傳——但這兩個原則也完成不了這項工作。事實上，問題還不在于有許多證據顯示拉馬克是錯的。例如，如果獲得性特征確實可以遺傳的話，那么幾百代的割禮應該已經使今天的猶太男孩生下來就沒有包皮了。更深層次的問題是，即使它是正確的，這個理論仍不能解釋適應的復雜性。首先，使用一個器官其本身并不能使這個器官的功能更完善。光子通過透鏡并沒有把它洗得更清晰，使用機器也并不能提高它的功能，而是會磨損它。當然，器官的許多部位確實隨著使用做了適應性的調整：經過鍛煉的肌肉聚集起來，摩擦的皮膚會變厚，經日照的皮膚會變暗，受獎勵的行為會增加而受懲罰的行為則會減少。但這些反應本身就是器官進化設計的一部分，我們需要解釋的是，它們是怎么被引起的：沒有物理或化學定律使得被摩擦的東西變厚，或者令光照的表面變暗。對獲得性特征的遺傳則更糟糕，因為大多數獲得性特征是割傷、劃痕、疤、腐爛、枯萎以及其他一些來自冷酷無情世界的襲擊的結果，而不是提高和改進。即使確實有一擊導致了一些提高和改進，但怎樣從那塊皮肉上讀取這個有益傷口的大小形狀，并編碼寫入精子或卵子的DNA說明，還仍舊非常神秘。

另一個失敗的理論援引了大突變的概念：一個猛犸復制錯誤一下子形成了一種全新的適應性生物體。這里的問題在于，根據概率法則不大可能出現一個大的隨機復制誤差創造一個具有復雜功能器官的情況，就像從均質的肉中產生眼睛一樣。相比來說，小的隨機誤差則能夠使一個器官更像眼睛一點兒，正如在我們的例子中，一次可想象的變異可以使晶體更清晰一些，或使眼球更圓一些。的確，早在我們這個場景開始之前，一系列的小變異一定已經累積到使生物體具有了眼睛。通過觀察具有較簡單眼睛結構的生物體，達爾文重新建構了這個過程是如何發生的：幾個變異使得一小片皮膚細胞變得對光敏感，更多一些變異使下層的組織不透明，其他一些令其深入到一個杯的形狀，然后變得球狀中空。隨后的變異添加了一層半透明的罩，之后又變厚成為晶體，等等。每一步都為視力提供了一個小改善。每次變異都是不大可能發生的，但并非天文意義上的罕見。整個序列在天文意義上并非不可能，因為變異不像一下抓了一手好牌一次就完成了；每次有益的變異都是被添加到一組先前的變異之上的，而先前的變異則是經過了漫長的時代而被自然所選擇的。

第四個替代理論是隨機遺傳漂移。有益的特征只是平均而言有益，而現實中生物們要遭受命運的風刀霜劍。當某一代的個體數目足夠小的時候，如果生物體運氣不好的話，一個有利的特征就會消失，而如果具有不利或一般特征的生物體運氣不錯的話，這種特征就會取代有利特征。從原則上講，基因漂移能夠解釋為什么一群生物會有一個簡單的特征，比如是暗還是亮，或是有一個無意義的特征，比如DNA序列基于的染色體片段實際上無甚作用。但由于其極度隨機性，隨機漂移不能解釋一種不太可能的、有用的特征，如看或飛的出現。必要的器官需要成百上千個部件的工作，若要一個生命體在許多世代里靠隨機的方式累積到生成該器官所需的正確基因組合，這樣的概率實在微乎其微。

道金斯對于外星生物的論斷是一個長期有效的主張，它涉及進化理論的邏輯，以及關于解釋項導致待解釋項的力量。他的論斷與之后的兩個挑戰相悖。一個挑戰是被稱為導引性或適應性變異的拉馬克主義的一個變種。如果一個生物體能夠用一批新的變異來應對環境挑戰，這些變異不是浪費的、隨機的，而是有利于使其應對挑戰的特征的變異，這難道不好嗎？當然那會很好，而這就是問題所在——化學沒有好不好的感覺。睪丸和卵巢里的DNA不能向外窺視并大幅變異，當冷時制作皮毛，濕時制作鰭，周圍有樹時制作爪子，或者在視網膜前放一個晶體，而沒有把視網膜放到腳趾間或是胰臟里。這就是為什么進化理論的一個基石—— 一個科學世界觀的基石——變異對于它們所傳遞到生物體的益處根本不感興趣。它們一般不可能是適應的，不過當然有一小部分可以由于偶然機會而成為適應的。時不時發現“適應性變異”的宣告，不可避免地發現其實是實驗室的好奇心或人為現象。任何缺少一個守護天使的機制都不能夠引導變異對有機體的一般需求做出回應，因為有幾十億種生物體，而每種生物體有幾千個需求。

另一個挑戰來自一個被稱為復雜理論的新領域的擁躉。這個理論尋找作為許多復雜系統基礎的秩序的數學原則：星系、晶體、天氣系統、細胞、組織、大腦、生態系統、社會，等等。有許多新書已經將這些觀點應用到了如艾滋病、城市退化、波斯尼亞戰爭、股票市場這樣的主題。斯圖爾特·考夫曼（Stuart Kauffman）是這個運動的領導者之一，他提出像自組織、秩序、穩定性和一致性等優點或許是“一些復雜系統的天生性質”。他認為，進化或許是一個“自然選擇與自組織的結合”。

復雜理論提出了很多有趣的問題。自然選擇的前提是一個復制因子不知什么原因形成了，而復雜理論可能會有助于解釋這個“不知什么原因”。復雜理論可能還會幫助解釋其他假設。每個部分必須連在一起足夠長的時間才能發揮功效，而不是各自飛散或融為一體。如果進化得以出現，變異必須對一個部分做出足夠的改變，才能影響其功能和作用，但也不至于令其混亂崩潰。如果有些抽象的原則來控制相互作用部分（分子、基因、細胞）的網絡是否具有這樣的性質，那么自然選擇將會根據這些原則運轉，就像它是根據物理學和數學的其他限制條件一樣，比如畢達哥拉斯定理和重力法則。

但許多解讀者走得要遠得多，他們的結論是，自然選擇現在是微不足道的或已經過時了，或至多是有些未知的重要性。附帶地說，復雜理論自身的開創者們，比如考夫曼和莫瑞·蓋爾曼（Murray Gell-Mann）則對這種推論感到驚詫不已。這封寫給《紐約時報書評》的信是一個典型的例子：

感謝在非線性動力學、非均衡熱動力學以及其他生物與物理之間的交叉學科新近取得的進展，我們完全有理由相信，生命的起源與進化將最終被置于一個堅實的科學基礎之上。在我們即將步入21世紀的時候，19世紀的先知弗洛伊德已經最終被推下神壇。現在也到了我們應將有關進化論的爭論從對達爾文的盲目崇拜這種不合時宜、不科學的束縛中解放出來的時候了。

這封信作者的推理一定是這樣的：復雜性一直被認為是自然選擇的一個標志性特征，但現在它可以被復雜理論所解釋了；因此，自然選擇過時了。這個推理的基礎是一個雙關語。令生物學家們念念不忘的“復雜性”不只是任何舊的秩序或穩定性。生物體不只是聚在一起的一團物質、漂亮的螺旋或是有秩序的格子。它們是機器，而它們的“復雜性”是有功能的、適應的設計：能夠實現一些神奇結果的復雜性。消化道不只是有模式的，它的模式是作為從吸收的組織中提取營養的一條生產線。應用于從星系到波斯尼亞戰爭的任何事情的任何方程式都無法解釋，為什么牙被發現長在嘴里而不是長在耳朵里。既然生物體是由消化管、眼睛以及其他被組織起來實現目的的系統集合而成的，那么復雜系統的一般法則將無法滿足需要。物質并沒有天生就傾向于把自己組織成菜花、袋熊或瓢蟲。自然選擇仍舊是解釋適應的復雜性如何產生的唯一理論，而不只是任何舊式的復雜性，因為它是唯一一個非奇跡的、前向推理理論；在這種理論中，“某些事情做得怎么樣”對“它是怎么發展來的”起到因果的作用。

由于沒有替代選擇，我們幾乎都不得不接受自然選擇作為對這個星球上生命的解釋了，即使它還沒有證據。令人欣慰的是，事實上有著壓倒性的證據。我指的不只是生命進化的證據（這早就被排除合理懷疑了，盡管還有些創世論者），我指的是經過自然選擇的生命進化。達爾文自己指出了選擇性哺育對于塑造生物體發揮了重大作用，這是自然選擇的一個直接類推。例如，狗之間的差異——吉娃娃犬、靈提犬、蘇格蘭小獵犬、圣伯納德狗、沙皮狗——源自僅僅幾千年來狼的選擇性喂養。在喂養站、實驗室、種子公司的溫室里，人工選擇制造了各類奇妙的新生物品種來適合蘇斯博士（Dr.Seuss）畫筆下的人物。

自然選擇在野生生物中也很容易被觀察到。我們舉一個經典的例子：19世紀曼徹斯特的白樺尺蛾在工業煤煙覆蓋了它們所棲息的地衣植物后，就讓位于一種深色的變異形式，因為白色形式對鳥來說太顯眼了。當20世紀50年代的防治空氣污染法律令地衣植物恢復亮色后，當時已很稀少的白色形式的蛾就又占了統治地位。還有許多其他的例子，也許最可愛的要數彼得和羅斯瑪麗·格蘭特（Peter and Rosemary Grant）的研究工作了。達爾文受到啟發而發展自然選擇理論的部分原因是由于加拉帕戈斯群島上有13種小雀。它們很明顯地與南美大陸上的一個品種相關聯，但卻與之不同而且它們彼此之間也不相同。特別是，它們喙的形狀分別像不同種類的鉗子：重負荷的巡道工鉗、高杠桿的對角鉗、直針尖鉗、彎針尖鉗，等等。達爾文最終的推論是，一種鳥被吹到島上，然后細分為13個品種，這是對于島上不同地方不同生活方式要求的適應，比如剝去樹皮抓住昆蟲、探尋仙人掌花、敲碎堅硬的種子，等等。但達爾文對沒有看到自然選擇的實時發生而頗感失望：“我們看不到這些緩慢的變化還在進行，直到時間之手已經標記上歲月的流逝。”格蘭特夫婦不辭辛勞地測量了加拉帕戈斯不同地方的種子在一年不同時間的大小和堅硬度，小雀喙的長度，它們敲碎種子所花的時間，島上不同地方小雀的數量和年齡，等等——每一個與自然選擇有關的變量。格蘭特夫婦的測量顯示，喙的進化是為了跟上不同種類種子可獲得性的變化，這樣一幅畫面一幅畫面來對電影進行的分析是達爾文只能想象而根本無力實施的。在哺育時間更快的生物體中，正在進行的選擇更加引人注目，地球這個病人身上已經同時出現了具有殺蟲劑抗藥性的昆蟲、抗藥性的細菌和艾滋病毒，世界開始發現了它的危險。

自然選擇的兩個前提——足夠的變異和足夠的時間——都已各就各位。自然生長的生物數量保持著一個巨大的遺傳變異庫，可以作為自然選擇的原始材料。據最近的一次估算，生命在地球上有30多億年的進化時間，復雜生命則有10億年。在《人類的攀升》（The Ascent of Man）中，雅各布·布洛諾夫斯基（Jacob Bronowski）寫道：

我記得我還是一個年輕父親的時候，踮著腳尖小心翼翼走到我第一個女兒的搖籃邊——那時她剛出生四五天——我心想：“這些奇妙的小指頭，小指甲，每個細節都那么完美，我花100萬年也設計不出這種細節。”不過當然就是花了100萬年時間，才將我，才將人類……帶到了現在這個進化的階段。

最后，兩種正式模型的建立證明了自然選擇能夠進行。人口遺傳學的數據證明了根據孟德爾的法則，基因組合能夠在選擇壓力下改變頻數。這些變化可以發生得非常快。如果一個變異只是比競爭對手多產生了1%的后代，它就可以僅僅在4 000代中，從原來占數量總比例的0.1%增加到99.9%。一只假想的老鼠受選擇壓力而增大身體，最初它柔弱得都無法測量，但僅僅在12 000代內，它就進化出了大象般大小的身體。

最近，來自新領域人工生命的計算機模擬已經顯示出自然選擇對進化出具有復雜適應性生物體的力量。有什么能比每個人都鐘愛的一個復雜適應性例子——眼睛——能更好地證明呢？計算機科學家丹·尼爾森（DanNilsson）和蘇珊·佩爾格（Susanne Pelger）模擬了一個三層的虛擬皮膚片，用其類比一個原始生物體的感光區域。他們把一層色素細胞放在底部，一層感光細胞放在上面，再加上一層半透明細胞形成保護蓋而做成一個簡單的三明治。半透明細胞可以經歷它們折射率的隨機變異（折射率是它們使光彎曲的能力，這種能力在真實生命中往往與密度相對應）。所有的細胞都會經歷影響它們大小和厚度的變異。在模擬中，片中的細胞被允許隨機變異，在每一輪變異之后，程序對附近一個物體投映到板片上的影像的空間分辨度進行計算。如果一輪變異改善了分辨度，這些變異就會保留為下一輪的起始狀態，就好像這個板片屬于一個生物體譜系一樣，而這些生物體的幸存要取決于它們對朦朧出現的捕食者的反應。就像在真實的進化中一樣，沒有總體規劃或項目進度安排。生物體在短期內無法容忍低效的監測器，即使在長期內，它的耐心會回報給它最好的察覺監測器。它所保留的每次變化都是一次改善。

令人滿意的是，這個模型就在計算機的屏幕上進化出了復雜的眼睛。板片先是凹進，然后深陷為一個茶杯狀；透明的那層逐漸加厚填充了那個茶杯并膨脹形成角膜。在這個清晰的填充物里，一個有著更高折射率的球狀晶體正出現在恰當的位置，在許多微小的細節方面就像一只魚眼的出色的光學設計。為了估算進化形成一只眼睛在實際中而不是在計算機中花費多長時間，尼爾森和佩爾格在關于遺傳性、人口變化和選擇性優勢的規模方面做了比較悲觀的假設，他們甚至強迫變異只能在每一代“眼睛”的一個部分上發生。盡管如此，由平坦的皮膚變成復雜的眼睛這整個序列只經過了40萬代，這在地質學上只是片刻之間。

我已經回顧了自然選擇理論的現代公案，因為有太多人對它懷有敵意了。我指的不是原教旨主義者，而是美國最著名大學的教授們。我時不時地聽到如下反對意見：自然選擇只是循環論證；有功能不全的眼睛沒有任何好處；結構是不可能由隨機發生的突變產生的；我們沒有足夠的自然選擇發生的時間；古爾德早就駁斥了這一理論；復雜性會自我浮現；物理學終有一天會替代自然選擇學說。

人們拼命想證明達爾文主義是錯的。丹尼特在《達爾文的危險觀點》（Darwin' s Dangerous Idea）中指出，自然選擇暗示宇宙沒有計劃，也包括人的本性。無疑這是一個原因，而另一個是，研究心智的人們寧愿不去想它是如何進化的，因為這會弄糟他們珍愛的理論。不同的學者宣稱，心智天生配有5萬個概念（包括“化油器”和“長號”），能力限制使人腦無法解決蜜蜂日常解決的問題，語言的設計是為了美而不是為了使用，部落人群殺死他們的嬰兒是為了保護生態系統而不至于人口過度膨脹，孩子們有個無意識的愿望是和父母交配，以及人們很容易就習慣于因想到他們的配偶不忠而感到愉快，就像因此而感到難過一樣容易。當被告知這些斷言在進化上不可能時，他們就攻擊進化論，而不是重新思考這些論斷。學術界對于達爾文主義的誹謗和責難可謂不遺余力。

有一種理論宣稱，反向工程嘗試發現器官功能的努力（我認為也應當應用于發現人類心智的功能）是一種疾病的癥狀，這被稱為“適應主義”。顯然，如果你相信一個組織的任何方面具有一種功能，你一定會相信每個方面都有那種功能，相信猴子是褐色的是為了隱藏在椰子中間。例如，遺傳學家理查德·列文廷將適應主義定義為“那種進化研究的方式在沒有更多證據的情況下推測，生物組織的形態、生理和行為的所有方面都是對于問題的適應性優化解決方案”。毋庸置疑，沒有這種瘋子。一個神智清楚的人可以相信一個復雜器官是一種適應，即一個自然選擇的產物，而同時也相信，一個組織的一些非復雜器官特征是漂移的產物或是一些其他適應的副產品。每個人都認可血液的紅色不是因為它自己的選擇，而是因為一種攜帶氧氣的分子所選擇的副產品，而這種分子恰巧是紅色的。這并不表示眼睛能夠看的能力會輕易地就是為另一些事情選擇的副產品。

也沒有愚昧的傻瓜會沒能認識到動物從他們進化的祖先那里接過包袱。已經接受過性教育的年輕人和開始閱讀有關前列腺文章的老年人或許已經注意到，男人的輸精管并不是從睪丸直接通到陰莖，而是蜿蜒進入到身體，略過輸尿管，然后再下行回來。這是因為，我們爬行動物祖先的睪丸是在它們體內的。哺乳動物的身體對于產生精子來說太熱，所以睪丸逐漸下降到陰囊中。自然選擇沒有遠見能計劃到最短的路線。再說一下，這并不是說整個眼睛可以完全是沒用的系統發育包袱。

與之類似，因為適應主義者相信物理定律不足以解釋對動物的設計，他們也被想象為總是阻止訴諸物理學定律來解釋任何事情。一個達爾文的批評者曾挑釁地質問我：“為什么沒有動物進化出消失并即刻重新出現在另一處的能力，或者憑意愿變成金剛（來嚇唬捕食者的妙招）? ”我只能公平地說，“不能隨心所欲讓自己變成金剛”, “能夠看”需要的是不同種類的解釋。

另一個詬病是說自然選擇是一種事后諸葛亮式說故事的無效工作。但如果真是這樣的話，生物學的歷史就將是一個耽于空談、破敗不堪的泥潭，只能等著今天的啟蒙反適應主義者來推動它的進展。事實上恰恰相反，權威生物學歷史的學者厄內斯特寫道：

適應主義者的問題是：“某個特定結構或器官的功能是什么？”這成為生理學中每個進展的基礎，它已經有好幾個世紀了。如果不是適應主義者的計劃，我們大概還不知道胸腺、脾臟、腦垂體和松果腺的功能呢。哈維的問題是：“為什么靜脈里有閥門？”這是他發現血液循環的重要踏腳石。

從一個生物體的形狀到它蛋白質分子的形狀，我們在生物學中學到的所有知識都源自一個隱含的或顯性的理解，即生物體的有組織的復雜性是用來服務于它的生存和繁衍的。這包括我們關于非適應性副產品所學到的，因為它們只能在尋找適應性的過程中才找得到。認為特征是一個漂移或某種知之甚少的動力的幸運產物，正是這種赤裸裸的主張才是不可驗證的，才是事后諸葛亮。

我常常聽說，動物畢竟沒有被設計好。自然選擇被短視、過去的持續影響以及被關于在生物和物理上可能結構種類的削弱約束所阻礙。不像一個人類工程師，自然選擇做不到設計良好。動物們是背負著祖先垃圾的蹣跚破車，偶爾會誤打誤撞碰巧找到幾乎實施不了的解決方法。

人們急于相信這個論斷，而幾乎不去思考或檢查事實。我們在哪兒能找到這個神奇的人類工程師，他可以不受限于部件的可獲得性、制造實用性和物理學法則呢？當然，自然選擇沒有工程師們有遠見，但要從反面說：自然選擇也沒有工程師們的心理障礙、貧乏的想象力或是依從于布爾喬亞的敏感和統治階級的利益。選擇只被什么管用所引導，它可以停留在卓越的、具有創造力的解決方法上。幾千年來，生物學家已經驚喜地發現了生物世界的巧妙設計：獵豹在生物力學上的完美，蛇的紅外針孔攝像機，蝙蝠的聲吶，藤壺的強力膠，蜘蛛像鋼一樣堅硬的絲，人手的許多夾子，所有復雜生物組織中的DNA維修設備。畢竟，熵和更為惡毒的力量像捕食者和寄生蟲一樣，在不時地侵蝕一個生物體生命的權利而且不饒恕草率的設計。

動物王國里許多不好設計的例子最終被證明是無稽之談。例如，一位著名的認知心理學家在一本書中評論，自然選擇已經無力消除任何鳥的翅膀，這就是為什么企鵝仍然還有翅膀，盡管它們不能飛的原因。恐鳥 沒有長翅膀的跡象，企鵝也確實用它們的翅膀飛——在水下。邁克爾·弗蘭齊（Michael French）在他的工程學教科書中用一個更著名的例子闡述了這個觀點：

說“駱駝是由一個委員會設計的馬”是個古老的玩笑，這個玩笑確實對于一個極好的生物很不公平，而且總體上也過分推崇了委員會的創造力。因為駱駝不是嫁接雜種，不是怪異的零碎拼湊，而是緊密結合的一個精致設計。就我們所能判斷的，每個部分的設計都是為了適合作為整體的困難角色，一個生活在艱苦的氣候中的大型食草動物——要走很多軟地，可食的綠色植物很少，而且水源極其稀少。對駱駝的描述如果曾寫下來的話，那么它在分布區域、養料經濟性和對惡劣地形及極端溫度的適應方面都是非常堅韌的，盡管符合了這些全部要求的設計似乎有些極端，但一定不會令我們感到奇怪。盡管如此，駱駝的每個特征都是單獨的一件：大腳用來分散負荷，凸起的膝蓋源于一些設計原則（軸承和樞紐支點），駝峰為了儲藏食物，嘴唇的特征性輪廓有一種協調，這種協調源于功能，并賦予了整個創造以一種風格感和某種別致的優雅，所有這些都展現在它奔跑時優美的節奏之中。

很顯然，進化受限于祖先的饋贈和蛋白質中所能產生的機器種類。鳥兒進化不出螺旋槳，即使這會大有裨益。但許多對生物學局限的斷言都是愚蠢的笑話。一位認知科學家認為，“許多生物體的特征，例如對稱性，其實與特定的選擇沒什么關系，而是同物質世界中事物所能存在的方式有關”。事實上，存在于物質世界的大多數東西都不是對稱的，顯而易見的原因是由于概率：在對一批東西所有可能的安排中，只有極微小的一部分是對稱的。甚至在生物世界中，生命的分子也是不對稱的，肝臟、心臟、胃、比目魚、蝸牛、龍蝦、橡樹，都是如此。對稱性與選擇息息相關。沿直線行動的生物體有著兩邊對稱的外部形式，是因為如果不對稱，它們就會繞著圈走。對稱不大可能也很難實現，因為任何疾病或瑕疵都能破壞它，許多動物通過檢查細微的不對稱性來評估未來配偶的健康狀況。

古爾德曾強調，自然選擇只有有限的自由度來改變基本的身體藍圖。例如，許多脊椎動物的管道、布線和構架在幾千萬年里都沒有變化。大概它們源自的胚胎配方不能輕易地修修補補吧。但脊椎動物的身體設計適應并進化出鱔魚、奶牛、蜂鳥、土豚、鴕鳥、蟾蜍、沙鼠、海馬、長頸鹿和藍鯨。相似是重要的，但差異也很重要！發展局限只排除了寬泛的備選級別。它們本身并不能強迫一個器官發展出其功能。一個胚胎限制如“你應長翅膀”是荒謬的。由于絕大部分動物身上的肌肉都無法滿足動力飛行所帶來的最嚴苛的工程需求，因此要那些在正進行發育胚胎內的細胞好好地將自己排列整齊，以便形成恰好能夠讓鳥類飄浮在空中的骨架、皮質、肌肉和羽毛等結構，是幾乎不可能發生的一件事——當然，除非發展方案的制訂是根據整個身體的成功和失敗歷史而產生這一結果的。

自然選擇不應當與發展、遺傳或系統發育約束相對立，好像其中一個更重要，另一個不太重要似的。把自然選擇與先天限制一分為二的想法，其不清晰的思路就像先天天生與后天學習之間的二分法一樣。自然選擇只能在像碳基生物活體這樣可成長的備選物之中選擇，但如果沒有選擇，東西可以長成有功能的器官，也同樣可以長成疤痕組織、腫瘤、疣、組織培養以及顫巍巍的非晶態原生質。選擇和約束都很重要，但它們是對不同問題的答案。問題“為什么這個生物有這樣的一個器官？”本身是沒有意義的。只有當伴隨著一個“與什么相比”的短語時，才能問這個問題。為什么鳥有翅膀（而不是螺旋槳）？因為你不能讓一個脊椎動物長出螺旋槳來？為什么鳥有翅膀（而不是有前腿或手或殘肢）？因為自然選擇傾向于會飛的鳥的祖先。

另一個傳播很廣的錯誤概念是，如果一個器官在進化的過程中改變了它的功能，它就不是根據自然選擇來進化的。有一個被不斷地引用來支持這個錯誤概念的發現：昆蟲翅膀最初不是用來運動的。就像一個朋友的朋友以訛傳訛的傳說，這個發現已經在反復復述中變異：翅膀的進化本是為了其他一些事情，但恰巧完美地適應了飛翔，于是有一天，昆蟲們就決定用翅膀飛了；昆蟲翅膀的進化駁斥了達爾文，因為它們將需要逐漸的進化，而半個翅膀是沒用的；鳥的翅膀最初不是用于運動的（第一根羽毛的進化不是為了飛而是為了隔熱，這大概又是一個記錯的事實）。人們只要說“翅膀的進化”，聽者就會意地點點頭，來給自己完成反適應主義者的論證。怎么能有人說任何器官是為其現在的功能而選擇的呢？也許它們是因為別的一些事情而進化的，動物只是在使用這個功能而已，就像鼻子上架眼鏡和所有那些眾所周知的關于昆蟲翅膀的東西（或者是鳥的翅膀）。

下面的結論是當你去檢查事實時所能找到的。我們今天看到的許多器官都保留著它們原始的功能。眼睛一直是眼睛，從感光區域到聚焦影像的眼球都是。其他的一些器官改變了它們的功能。這不是一個新發現。達爾文給出了許多例子，比如魚的胸鰭變成了馬的前肢、鯨的鰭狀肢、鳥的翅膀、鼴鼠刨土的爪子，以及人的胳膊。在達爾文的時代，這些相似性是進化事實的有力證據，它們現在仍然是有力的證據。達爾文還引用了功能的變化來解釋“有用結構初始階段”的問題，這個問題始終頗受創世論者的歡迎。一個復雜器官怎么能逐漸進化到只有其最終形式才可用呢？最經常的是，不可用性的前提就是錯的。例如，部分眼睛有著部分視力，這比根本沒有視力要好。但有時答案是在器官被選擇承擔它現在的形式之前，它被適應于另一些事情，然后經過一個中間階段將兩種功能都實現了。哺乳動物精巧的中耳骨鏈（錘骨、砧骨、鐙骨）開始時是爬行動物顎連接的一部分。爬行動物經常將下顎貼近地上來感受震動。某些骨頭既作為顎鉸鏈也作為震動傳送器。之后這些骨頭分工就越來越專業逐漸成為聲音傳送器，逐漸萎縮形成了現在的形狀和作用。達爾文將前一個形式稱為“前適應”，盡管他強調進化其實并不預測下一年的模式。

鳥翅膀的進化沒什么神秘的。半個翅膀將不會讓你像鷹一樣驟然升起，但它可以令你從樹上滑翔而下或者緩緩落下（就像許多現存的動物那樣），它會使你跳躍或者在奔跑時瞬間啟動，就像小雞努力躲避農夫一樣。古生物學家的化石和空氣動力學的證據最有力地證明了那個中間階段尚有分歧，但這兒卻沒什么能令一個創世論者或者社會科學家感到舒服的。

由喬爾·金索爾夫（Joel Kingsolver）和米彌·科爾（Koehl Mimi）提出的昆蟲翅膀進化理論，該理論的目的絕不是為了反駁適應主義，它是一個少有的絕佳理論。像昆蟲這樣的小型冷血動物要竭力控制它們的體溫。它們表面積對體積的高比例使得它們溫度上升和冷卻的速度都很快。這就是為什么寒冷的月份里外面沒有蟲子、冬日是最好的殺蟲劑的原因。也許昆蟲最初的翅膀是作為可調整的太陽板而進化的，在外面冷的時候它們吸收太陽能，熱的時候散發熱量。金索爾夫和科爾用熱動力和空氣動力分析，顯示太小而不能飛的原翅膀是有效的熱交換器。它們長得越大，在控制熱量上就越有效，盡管它們會到達一個收益遞減的點。這個點是在翅膀大小的范圍之內，其中太陽板可以作為有效的翅膀。過了那一點，隨著翅膀長得越來越大，它們變得越來越有利于飛行，直到它們現在的大小。自然選擇能夠在從沒有翅膀到現在的翅膀大小范圍之內促使其有更大的翅膀，在翅膀中等大小時其功能逐漸發生了變化。

因此，那這個事實是怎么被篡改成這樣荒謬的故事了呢？一天一只古老的昆蟲拍著未修改過的太陽板起飛了，接著其余的昆蟲從那時起也開始這么做了直到現在。部分原因可能是由于對古爾德介紹的一個術語“前適應”的誤解，它是指一個舊器官向一個新功能的適應（達爾文的“前適應”）或者一個非器官向具有一個功能的器官的適應（一些骨頭或組織）。許多讀者把它理解為一種已經取代了適應和自然選擇的新的進化理論。但是它不是。再次聲明，復雜設計是原因。偶爾，一個為一項復雜、不大可能完成的任務而設計的機器會被迫多做一些更簡單的事。一本叫《一臺壞計算機的101種用途》（101 Uses for a Dead Computer）的漫畫書中展示了個人電腦可以被用作鎮紙、養魚缸、船錨，等等。這個幽默源于將復雜技術屈尊用于一個低級機器能夠完成的卑微職能。但絕不會有本漫畫書叫《一個壞鎮紙的101種用途》來展示它可以用作一臺計算機，所以這就是生物世界的前適應。在工程學的基礎上，一個設計用于適應一個目的的器官被創造性地用于另外一些目的，這樣的概率太小，除非新的目的很簡單。即使那時動物的神經系統常常必須被適應去尋找和保持新的用途。如果新的功能實現起來非常困難，自然選擇一定對這部分做了大量的改組改造，就像它給予現代昆蟲的翅膀那樣。一只家蠅在躲避一個抓狂的人時，會在快速飛行中突然減速、盤旋、在自身長度范圍內掉頭、顛倒著飛、翻筋斗、打轉或降落在天花板上，所有這些都可以在不到一秒鐘內完成。正如一篇名為《昆蟲翅膀的機械設計》的文章寫道：“昆蟲翅膀工程設計的微妙細節，任何人造的機翼都無法企及，這顯示了昆蟲翅膀是多么出色地適應了特技飛行。”昆蟲翅膀的進化是支持自然選擇的一個論證，而不是反對自然選擇的一個論證。選擇壓力下的變化與沒有選擇壓力是不同的。

復雜設計位于所有這些爭論的核心，這也為指責達爾文提供了最后一個說辭。難道這整個觀點不太過混沌了嗎？既然沒有人知道可能的生物體的種類數量，任何人怎么能說它們中無限小的一部分有眼睛呢？也許這個觀點是循環論證的：人們稱之為“適應性復雜”的東西就是人們相信，除了自然選擇別無他法來進化的東西。正如諾姆·喬姆斯基寫道：

所以這個命題是，自然選擇是對實現一個功能的設計唯一的物理解釋。確切地說，這不可能是對的。來看看我的物理設計，包括我具有正質量的特征。它實現了一些功能——比方說，使我沒有漂移到外層空間去。坦白地說，它的物理解釋與自然選擇沒有絲毫關系。同樣一些不太基本的特征也是如此，你可以隨意舉出例子來。所以你不能確切地表示出你說的意思。所謂只要系統被選擇來滿足某個功能，那這個過程就是選擇，對此我覺得很難給出一個不成為同義重復的解釋。

關于功能設計的論斷由于沒有以準確的數字表述，確實留下一個懷疑的缺口，但對于所涉及的量多一點思考就彌補了這一缺口。選擇不是用來單單解釋有用性的，它是用來解釋不大可能的有用性的。使喬姆斯基沒有漂到外部空間的質量不是一個不大可能的條件，無論你怎樣來衡量概率。“不太基本的特征”——隨意舉個例子，脊椎動物的眼睛——是不太可能的條件，無論你怎樣衡量概率。拿一個抄網從太陽系里撈物體；回到10億年前地球上的生命中取一些生物體的樣本；搜集一些分子計算它們在物理上所有可能的結構；將人的身體分作一格一格一英寸的管子。再讓我們算算樣本里有多少比例的成員能夠自己形成光學影像。我們將會看到，在這兩個比例之間，會有在統計上有效的明確差異出現；而我們要對這個差異進行解釋。

在這點上批評家可以說這個標準——看見與看不見——是后驗的，在我們知道動物們能做什么后，概率預測就沒有意義了。它們就像無論我碰巧被發到怎樣一手牌，我都得不得不應付的極小概率一樣。大多數物質坨不能看，但大多數物質坨也不能克隆，這里我把克隆定義為具有與我隨意從地上拾起的石塊完全一樣大小、形狀和組成的能力。

最近我參觀了史密斯博物館關于蜘蛛的一次展覽。當我驚嘆于瑞士手表般精確的關節，蜘蛛從吐絲器中抽絲時縫紉機般的動作，蜘蛛網的美妙時，我心中暗想：“怎么能有任何人看到這些還不相信自然選擇呢！”就在那時，一個站在我旁邊的人大聲說道：“怎么能有人看到這些還不相信上帝呢！”我們倆對于需要解釋的先驗事實意見一致，但我們不一致的是如何解釋它們。在達爾文之前很久，神學家如威廉·帕雷（William Paley）就指出，自然設計的鬼斧神工是上帝存在的證據。達爾文并沒有發明要解釋的事實，而是發明了解釋。

但到底我們都驚嘆于什么呢？每個人或許都會同意獵戶座看上去像一個有帶子的大家伙，但那并不意味著我們對“為什么星星把自己校準成有帶子的人”需要一個特殊解釋。但對于眼睛和蜘蛛表現出“設計”而獵戶座沒有“設計”的直覺可以被解釋為顯性標準。需要有一個異質的結構：一個物體的各部分或方面無法預言彼此的不同。也需要有一個一致的功能：不同部分的組織布置是為了使系統實現某種特殊效應——之所以特殊是因為對于缺少那種結構的物體是不大可能的，之所以特殊是因為它令某些人或某些事受益。如果你不能比描述那個結構更加經濟簡潔地陳述那個功能，你就沒有設計。晶體不同于隔膜，隔膜不同于光色素，沒有任何無指導的物理過程會將這三者存入同一個物體，更不用說對它們完美地校準了。但它們卻有一些共同之處——都需要高保真的圖像形成——這就解釋了為什么它們被一同發現在一只眼睛中。相比之下，對于克隆石頭，描述結構和陳述功能是相同的一件事。功能的概念什么也沒有增加。

最重要的是，將適應的復雜性歸因于自然設計不只是對于設計卓越性的認可，就像現代藝術博物館里昂貴的設備。自然設計是關于設計起源的可證偽假說，需要繁瑣的經驗實證。記住它是如何工作的：復制因子之間的競爭。任何表現出設計的征兆，但不是源于一長列復制因子的東西不能由自然選擇理論來解釋，事實將反駁這個理論：缺少生殖器官的自然物種，昆蟲像晶體一樣從巖石中長出來，月球上的電視機，洋底裂溝中噴出來的眼睛，形狀連掛鉤和冰桶這樣的細節都像賓館房間的洞穴。另外，所有器官能夠帶來的好處，在最后都必須為了進行繁衍后代的任務而服務。一個器官的設計可以是為了看或吃或求偶或護理幼子，但最好別是為了自然的美、生態系統的和諧或是自我毀滅。最后，功能的受益者必須是復制因子。達爾文指出，如果馬進化出馬鞍子，他的理論就立刻被證偽了。

盡管有謠言和民間傳說，但自然選擇仍然是生物學解釋的核心。生物組織只能被理解為適應、適應的副產品和雜音之間的相互作用。副產品和雜音不會排除適應，也不會讓我們一籌莫展無法區分它們。這正是為什么生物組織如此令人著迷——是它們幾乎不可能的適應設計——從而要求在自然選擇的啟發下對它們進行反向工程逆推。副產品和雜音因為它們被負面地定義為非適應，所以它們也只能通過反向工程逆推才能被發現。

對于人類智能來說也是如此。心智的重要能力，以及它們那些任何機器人都無法復制的杰作，都是自然選擇的親手作品。這并不意味著心智的每個方面都是適應性的。從低層次的特征如神經元的遲鈍和嘈雜，到重大的活動如藝術、音樂、宗教和夢，我們都應當預料到其不是生物學家意義上的適應的活動。但這不是說我們對于心智如何工作的理解將會不完整或干脆就是錯的，除非它與我們對于心智如何進化的理解相配合。這就是本章其余部分的主旨。