第四章 基因機器

生存機器最初是作為基因的貯藏器而存在的。它們的作用是消極的——僅僅是作為保護壁使基因得以抵禦其敵手所發動的化學戰以及意外的分子攻擊。在古代,原始湯裡大量存在的有機分子是它們賴以為生的「食料」。這些有機食物千百年來在陽光的有力的影響下孳生繁殖,但隨著這些食物的告罄,生存機器一度逍遙自在的生活也告結束。這時,它們的一大分支,即現在人們所說的植物,開始利用陽光直接把簡單分子建成複雜分子,並以快得多的速度重新進行發生在原始湯裡的合成過程。另外一個分支,即現在人們所說的動物,「發現了」如何利用植物通過化學作用所取得的勞動果實。動物要麼將植物吃掉,要麼將其他的動物吃掉。隨著時間的推移,生存機器的這兩大分支逐步發展了日益巧妙的技能,來加強其生活方式的效能。與此同時,新的生活方式層出不窮,小分支以及小小分支逐漸形成,每一個小分支都在某一特殊方面,如在海洋裡、陸地上、天空中、地下、樹上、或其他生活體內,取得超人一等的謀生技能。這種小分支不斷形成的過程,終於帶來了今日給人類以如此深刻印象的豐富多採的動植物。

動物和植物經過進化都發展成為多細胞體,每一個細胞都獲得全套基因的完整拷貝。這個進化過程始於何時,為什麼會發生,整個過程經過幾個獨立的階段才告完成,這一切我們都無從知道。有人以「群體」(colony)來比喻動植物的軀體,把它們說成是細胞的「群體」。我卻寧願把軀體視為基因的群體,把細胞視為便於基因的化學工業進行活動的工作單位。

儘管我們可以把軀體稱為基因的群體,但就其行為而言,各種軀體確實取得了它自己的獨特個性。一隻動物是作為一個內部協調的整體,即一個單位,而進行活動的。我在主觀意識上覺得自己是一個單位而不是一個群體。這是意料中的事情。選擇的過程有利於那些能同其他基因合作的基因。為爭奪稀有資源,為吞食其他生存機器並避免讓對方吃掉,生存機器投身於激烈無情的競爭和鬥爭中去。為了進行這一切競爭和鬥爭,在共有的軀體內存在一個中央協調的系統必然比存在無政府狀態有利得多。時至今日,發生於基因之間的交錯的共同進化過程已經發展到這個地步,以致個體生存機器所表現的集群性(communal nature)實質上已不可辨認。事實上,很多生物學家不承認存在這種集群性,因此也不同意我的觀點。

就本書在後面章節中提到的種種論點的「可靠性」(新聞工作者用語)而言,幸而這種分歧在很大程度上是學術性的。如果我們在談論生存機器的行為時反覆提到基因,那未免會使人感到厭煩,事實上也沒有必要這樣做;正如我們談論汽車的性能時提到量子和基本粒子反覺不便一樣。實際上,把個體視為一個行為者,它「致力」於在未來的世代中增加基因的總量,這種近似的提法在一般情況下自有其方便之處。而我使用的亦將是簡便的語言。除非另作說明,「利他行為」與「自私行為」都是指某一個動物個體對另一個動物個體的行為。

這一章將論述行為,即生存機器的動物分支廣泛利用的那種快速動作。動物已經變成活躍而有進取心的基因運載工具——基因機器。在生物學家的詞彙裡面,行為具有快速的特性。植物也會動,但動得異常緩慢。在電影的快鏡頭裡,攀緣植物看起來像是活躍的動物,但大多數植物的活動其實只限於不可逆轉的生長。而另一方面,動物則發展了種種的活動方式,其速度超過植物數十萬倍。此外,動物的動作是可逆轉的,可以無數次重複。

動物發展的用以進行快速動作的機件是肌肉。肌肉就是引擎,它像蒸汽機或內燃機,以其貯藏的化學燃料為能量產生機械運動。不同之處在於:肌肉以張力的形式產生直接的機械力,而不是像蒸汽機或內燃機那樣產生氣壓。但肌肉與引擎相類似的另外一點是,它們通常憑借繩索和帶有鉸鏈的槓桿來發揮其力量。在人體內,槓桿就是骨骼,繩索就是腱,鉸鏈就是關節。關於肌肉如何通過分子進行活動的方式,人們知之甚多,但我卻感到下面的問題更有趣:我們如何控制肌肉收縮的時間和速度。

你有沒有觀察過構造複雜的人造機器?譬如說,針織機或縫紉機、紡織機、自動裝瓶機或乾草打包機。這些機械利用各式各樣的原動力,如電動馬達或拖拉機。但這些機械在運轉時如何控制時間和速度卻是一個更其複雜的問題。閥門會依次開啟或關閉,捆紮乾草的鋼抓手會靈巧地打結並在最恰當的時刻伸出割刀來切斷細繩。許多人造機器的定時操作是依靠凸輪來完成的。凸輪的發明的確是個輝煌的成就。它利用偏心輪或異形輪把簡單的運轉轉變為複雜的、帶節奏性的運轉。自動演奏樂器的原理與此相仿。其他樂器,如蒸汽風琴,或自動鋼琴等則利用經過按一定模式打孔的紙制卷軸或卡片來發出音調。近年來,這些簡單的機械定時裝置有被電子定時裝置取代的趨向。數字計算機就是個例子。它們是大型的多能電子裝置,能夠用以產生複雜的定時動作。像計算機這樣的現代電子儀器,其主要元件是半導體,我們所熟悉的晶體管便是半導體的一種形式。

生存機器看來繞過了凸輪和打孔卡片。它使用的定時裝置和電子計算機有更多的相同之處,儘管嚴格說來,兩者的基本操作方式是不同的。生物計算機的基本單位是神經細胞或稱作神經原。就其內部的工作情況看來,是完全不同於晶體管的。神經原用以在彼此之間通訊的密碼確實有點像計算機的脈衝碼,但神經原作為一個數據處理單位比晶體管複雜得多。一個神經原可以通過數以萬計的接線與其他單位聯繫,而不僅僅是三個。神經原工作起來比晶體管慢些,但就微型化而言,晶體管卻大為遜色。因此,過去二十年來微型化是主宰電子工業的一種傾向。關於這一點,下面這個事實很能說明問題:在我們的腦袋裡大約有一百億個神經原,而在一個腦殼中最多也只能塞進幾百個晶體管。

植物不需要神經原,因為它們不必移動就能生活下去。但大多數的動物類群都有神經原。在動物的進化過程中,它們可能老早就「發現」了神經原,後來為所有的類群繼承了下來;也有可能是分別幾次重新發現的。

從根本上說,神經原不過是一種細胞。和其他的細胞一樣,有細胞核和染色體。但它的細胞壁卻形成拉長了的、薄的線狀突出部分。通常一個神經原有一條特別長的「線」,我們稱之為軸突。一個軸突的寬度狹小到只有在顯微鏡下才能辨認,但其長度可能有好幾英尺。有些軸突甚至和長頸鹿的頸部一樣長。軸突通常由多股集束在一起,構成我們稱之為神經的多心導線。這些軸突從軀體的一部分通向其他部分,像電話幹線一樣傳遞消息。其他種類的神經原具有短的軸突,它們只見於我們稱之為神經節的密集神經組織中。如果是很大的神經原,它們也存在於腦子裡。就功能而言,我們可以認為腦子和計算機是相類似的,因為這兩種類型的機器在分析了複雜模式的輸入信號並參考了存貯的數據之後,都能發出複雜模式的輸出信號。

腦子對生存機器作出實際貢獻的主要方式在於控制和協調肌肉的收縮。為了達到這個目的,它們需要有通向各個肌肉的導線,也就是運動神經。但對基因的有效保存來說,只有在肌肉的收縮時間和外界事件發生的時間具有某種關係時才能實現。上下頜的肌肉必須等到嘴巴裡有值得咀嚼的東西時收縮才有實際意義。同樣,腿部肌肉要在出現有值得為之奔跑過去或必須躲避的東西時,按跑步模式收縮才有實際意義。為了這個緣故,自然選擇有利於這樣一些動物,它們具備感覺器官,將外界發生的各種形式的有形事件轉化為神經原的脈衝碼。腦子通過稱為感覺神經的導線與感覺器官——眼、耳、味蕾等——相連。感覺系統如何發生作用尤其使人感到費解,因為它們識別影像的高度複雜技巧遠勝於最優良的、最昂貴的人造機器。如果不是這樣的話,打字員都要成為冗員,因為她們的工作完全可以由識別言語或字跡的機器代勞。在未來的數十年中,打字員還是不會失業的。

從前某個時候,感覺器官可能在某種程度上直接與肌肉聯繫,實際上,今日的海葵還未完全脫離這種狀態,因為對它們的生活方式來說,這樣的聯繫是有效的。但為了在各種外界事件發生的時間與肌肉收縮的時間之間建立更複雜的和間接的聯繫,那就需要有某種形式的腦子作為媒介物。在進化過程中,一個顯著的進展是記憶力的「發明」。藉助這種記憶力,肌肉收縮的定時不僅受不久以前而且也受很久以前的種種事件的影響。記憶裝置,或貯存器,也是數字計算機的主要部件。計算機的記憶裝置比我們的記憶力更為可靠,但它們的容量較小,而且在信息檢索的技巧方面遠遜於我們的記憶力。

生存機器的行為有一個最突出的特徵,這就是明顯的目的性。在這樣說的時候,我指的不僅是生存機器似乎能夠深思熟慮去幫助動物的基因生存下去,儘管事實的確是這樣。我指的是生存機器的行為和人類的有

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