當(dāng)沒有腿的脆蛇蜥蜴在草叢中蜿蜒時，你根本分辨不出它和蛇的區(qū)別。但是如果驚動了它，它就會表現(xiàn)出蛇不具備的技能:甩尾巴就跑，被它甩出去的尾巴還在原地扭動。

這不是脆皮蛇蜥的唯一技能。如果你仔細(xì)觀察，你會發(fā)現(xiàn)它的喉嚨不會彎曲，它的眼瞼會動，它的耳朵會張開——這些特征是蜥蜴獨有的。這樣，這種特殊的生物就不能屬于任何熟悉的范疇。

生命形式有一百多萬種，各種亂七八糟。要想搞清楚，首先要把它們放到我們稱之為物種的框架里。是不是更容易把腿和爪子、喉嚨或者耳朵按照外貌特征劃分成各種物種？大約在查爾斯·達(dá)爾文之前一個世紀(jì)，生物分類學(xué)家卡爾·林奈就這樣做了，他為不同的生命形式奠定了現(xiàn)代分類框架；同樣對化石進(jìn)行分類的古生物學(xué)家喬治·居維葉也是如此。

要分類，首先要比較。相比之下，我們發(fā)現(xiàn)鳥類的腿和獅子的腿是如此相似，玫瑰和金盞花的花也非常相似，給我們留下了深刻的印象。根據(jù)這些相似性，達(dá)爾文提出了所有生命都屬于一個大家庭的觀點。

然而，像居·這樣的科學(xué)家不愿意接受生物鏈進(jìn)化的觀點，因為他在化石中看到了巨大的差距。1827年，他寫道:“如果物種在逐漸變化，那么我們應(yīng)該看到這些變化留下的痕跡?！比绻吹搅宋覀儸F(xiàn)在所知道的中間階段，也許他會有不同的看法。

然而，也許他不會，因為他不想接受進(jìn)化論的原因遠(yuǎn)不止是知識不全。其實可以一路追溯到柏拉圖，他的影響很大。20世紀(jì)的思想家阿爾弗雷德·諾斯·懷特海將整個歐洲哲學(xué)視為其著作的“系列腳注”之一。

在柏拉圖看來，可感知的物質(zhì)世界是更高現(xiàn)實的隱現(xiàn)陰影，真正重要的是抽象概念的領(lǐng)域。對于追隨柏拉圖的人來說，足球、高爾夫、乒乓球的本質(zhì)都是球的形狀。這種純粹的、抽象的、不變的本質(zhì)是真實的，而物體本身不是，因為球的存在就像影子一樣，轉(zhuǎn)瞬即逝。

分類學(xué)家的任務(wù)可能令人望而生畏。但是，事情還是可以通過區(qū)分每個物種特有的柏拉圖的話的本質(zhì)來做的。比如無腿的身體和可彎曲的喉嚨，就是蛇區(qū)別于其他爬行動物的本質(zhì)。所以，找到一個物種的本質(zhì)是關(guān)鍵。

問題是脆蛇蜥蜴。此外，還有數(shù)百種難以分類的生物，例如白堊紀(jì)晚期的真腳蛇，它有殘余的后腿。在千變?nèi)f化的達(dá)爾文世界里，轉(zhuǎn)眼間就會出現(xiàn)新的物種，它們的特征往往相互重疊。20世紀(jì)的生物學(xué)家恩斯特·邁爾(Ernst meier)稱柏拉圖為“進(jìn)化論的偉大反主角”。事實上，是邁耶用現(xiàn)代生物學(xué)方法取代了物種的本質(zhì)概念，即基于同一種群中可以交配的個體的方法。

但很有可能柏拉圖的思想說了算，這種情況以前發(fā)生過很多次。我們需要拋棄生物千變?nèi)f化的表象，更深入的探索。

蜥蜴本身由數(shù)十億個細(xì)胞組成，每個細(xì)胞包含數(shù)千個蛋白質(zhì)——由20種不同的氨基酸組成的長繩狀分子。每種蛋白質(zhì)都有一種獨特的能力，可以引起化學(xué)反應(yīng)，或者防止細(xì)胞崩潰，或者感知營養(yǎng)，或者接收來自其他細(xì)胞的信號，等等。每一項技能都是創(chuàng)新。本質(zhì)上，它是一個有用的新特性。自從它在幾百萬年前產(chǎn)生以來，就一直在生死中起著決定性的作用。

DNA的隨機(jī)變化如何帶來創(chuàng)新？達(dá)爾文的自然選擇概念在理解進(jìn)化中起著關(guān)鍵作用，但在這里用處不大。問題是自然選擇只能擴(kuò)散現(xiàn)有的創(chuàng)新。植物學(xué)家雨果·德·弗里斯在1905年說過最經(jīng)典的話:“自然選擇可以解釋適者生存，但它不能解釋適者的出現(xiàn)?！?/p>

用一個比喻可能更能說明問題。想象一個巨大的圖書館，里面的書排列成所有可能的26個字母的組合。這個庫大得不可思議，大部分文字都是純廢話。但在這些隨機(jī)排列的字母組合中，總有一些可以理解的地方，也有一些真實或虛幻的故事，包括狄更斯的《霧都孤兒》和歌德的《浮士德》，以及其他小說和戲劇，每個人的傳記，真實與虛構(gòu)的世界歷史，虛構(gòu)的世界歷史等等，取之不盡，用之不竭。有些文字包含了無數(shù)的技術(shù)創(chuàng)新，從車輪到蒸汽機(jī)到晶體管，還有無數(shù)現(xiàn)在都無法想象的技術(shù)創(chuàng)新。然而，找到這樣一本有價值的書的概率是極小的。

在龐大的目錄中，進(jìn)化找不到它需要的化學(xué)物質(zhì)。在這樣一大堆書里，它只能一步一步慢慢前進(jìn)。

蛋白質(zhì)是這個庫中的一本書，用20個氨基酸字母寫成。蛋白質(zhì)的文本雖然不能像托爾斯泰的《戰(zhàn)爭與和平》那么長，但數(shù)量驚人。例如，每串500個字母的氨基酸包含10600個文本，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于可見宇宙中的原子數(shù)量。

這個文庫是一個可能世界中的巨大空空間，所有的蛋白質(zhì)都被編碼為對生命非常重要。這是關(guān)鍵:進(jìn)化不僅僅是在龐大的目錄中尋找所需的化學(xué)物質(zhì)，它必須在這一排書中一步一步前進(jìn)。想象一群來訪者，每個人代表一個家庭，他們必須盲目地探索圖書館，一步一步地跟隨自己的感覺。聽起來像是圣誕速配游戲，但是有一個可怕的扭曲——突變會殺死血紅蛋白等關(guān)鍵蛋白，這個血統(tǒng)就注定了，最終滅絕。

所以，關(guān)鍵是找到有用的文字。大自然發(fā)現(xiàn)了幾百萬份，人類工程師發(fā)現(xiàn)了更多，發(fā)現(xiàn)的速度并沒有放慢。要欣賞這個圖書館里隱藏的創(chuàng)新奇跡，不用走太遠(yuǎn)，可以從身邊耀眼多樣的生物開始。進(jìn)化的宏偉史詩將隨著在這個圖書館的尋找而逐漸展開。

在這個庫中，如果你想找到某個特定主題的文本，但是你沒有目錄，你會暈頭轉(zhuǎn)向，甚至踩錯一步，很快你就會死。然而，生命不僅幸存了下來，還在這里發(fā)現(xiàn)了無數(shù)有意義的新文本。為了理解這一點，我們首先要建立這個進(jìn)化論所缺乏的目錄。這就需要我們弄清楚這個庫的組織結(jié)構(gòu)圖，了解如何搜索創(chuàng)新項。

想象一下，我們從任何有意義的文本開始到一個鄰居，然后從那個鄰居到另一個鄰居，一直到我們穿過圖書館的一半以上，改變大部分字母，但保持文本的意義不變。然后，我們從第一篇課文改變方向，換一個字母，再換另一個字母，一直走到整個圖書館而不改變課文的意思。再想想，這個旅程的起點不止一個，可以有上百個，每個都只是對不同字母的同義文本進(jìn)行編碼。自然界的文庫是這樣的，里面全是各種不規(guī)則的同義文本，我稱之為基因型網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)編碼它的分子和生化功能。

如果你想建立這樣一個人類圖書館，有人會說你瘋了。不僅圖書館里到處都是關(guān)于晶體管的書，而且還有無數(shù)的文本解釋如何用不同的方法制造同一個晶體管。我們熟悉的常規(guī)圖書館會把技術(shù)手冊集中在一個區(qū)，把達(dá)爾文的作品集中在另一個區(qū)，把托爾斯泰的小說集中在另一個區(qū)。因此，我們可以將我們的利益排成一條直線。但是因為基因突變的每一步都是隨機(jī)的，我們無法走出一條直線，最后得到的是一個不規(guī)則的基因型網(wǎng)絡(luò)。

部分個體DNA的隨機(jī)變化會使血紅蛋白等關(guān)鍵蛋白被禁止，導(dǎo)致個體死亡；但由于基因型網(wǎng)絡(luò)的存在，其他突變可以產(chǎn)生同義文本，保留這種蛋白質(zhì)的功能，拯救這種生物體。這種突變和自然選擇的循環(huán)在志愿者的后代中重復(fù)進(jìn)行。他們有些會死，但有些會活下來，走得更遠(yuǎn)。幸存的人口逐漸擴(kuò)散到整個圖書館。這個過程需要很多代人去展開。

蜥蜴的輸氧蛋白可以解釋探索需要多大的努力。它們屬于10多億年前就存在但現(xiàn)在已經(jīng)被遺忘很久的單一基因蛋白。到目前為止，它們不僅存在于整個動物世界，也存在于植物界，它們的足跡在整個圖書館隨處可見。然而，它們?nèi)匀槐磉_(dá)相同的化學(xué)功能:結(jié)合氧。

然而，他們的氨基酸文本已經(jīng)變得面目全非。今天的血紅蛋白，100個氨基酸中只有4%是共有的，這就像寫一首詩，用無數(shù)種不同的方式表達(dá)同樣的意義和感受，還有很多類似的其他分子詩。這些蛋白質(zhì)有助于從營養(yǎng)中提取能量，在我們的細(xì)胞之間交流，感知我們周圍的世界...

不同尋常的是，用這么多種方式說同一件事，就意味著會有更多的口誤，每一次口誤可能都有不同的含義。就像你可以通過在“模具”中改變一個字母來獲得“黃金”，一個文本的一些鄰居會表達(dá)新的含義。當(dāng)觀者通讀原文中的每一個同義詞時，可以得到不同的創(chuàng)新。在圖書館開辟一條可靠的路徑，基因型網(wǎng)絡(luò)就會獲得創(chuàng)新的可能。

我來強(qiáng)烈表達(dá)一下這一點:沒有這些同義文本的路徑，沒有這些在不斷變化的字母序列中表達(dá)相同功能的基因組，就不可能通過隨機(jī)突變不斷發(fā)現(xiàn)新的創(chuàng)新，進(jìn)化也就不會奏效。

所以，大自然的圖書館及其雜亂無章的網(wǎng)絡(luò)對解釋生命的進(jìn)化能力有很大幫助，但它們從何而來？我們不能從蜥蜴或者它的解剖結(jié)構(gòu)中看到它，不能在生命的形態(tài)中看到它，不能在表面下看到它，不能在組織和細(xì)胞的結(jié)構(gòu)中看到它，甚至不能在它DNA的亞微觀結(jié)構(gòu)中看到它。它存在于概念世界，是數(shù)學(xué)家探索的抽象概念。這么說，是不是真的？

是創(chuàng)造新概念還是發(fā)現(xiàn)新概念，尤其是數(shù)學(xué)概念，這是一個問題。人類思考這個問題已經(jīng)有2500多年了，至少從畢達(dá)哥拉斯開始。當(dāng)時他宣稱世界上的一切都是數(shù)字。有些人，像奧地利哲學(xué)家路德維?！ぞS特根斯坦，認(rèn)為數(shù)學(xué)真理是人類的發(fā)明；但也有人認(rèn)同柏拉圖的觀點，認(rèn)為我們的可見世界是更高真理的微弱影子。其中有許多數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家，包括菲爾茲獎獲得者費福滿。他用數(shù)學(xué)創(chuàng)新的方式表達(dá)了自己的經(jīng)歷:有一種東西很牛逼。我們不是在創(chuàng)造，而是在發(fā)現(xiàn)一直存在的東西，比人類能做的任何創(chuàng)造都美好得多。

在物理學(xué)中，諾貝爾獎得主尤金·衛(wèi)·赫納稱之為“不合理的數(shù)學(xué)效應(yīng)”。的確，我們不知道為什么牛頓萬有引力定律比可能啟發(fā)它的落蘋果更有解釋力，為什么它能描述從吸積行星到整個太陽系和旋轉(zhuǎn)星系的一切。無論如何，現(xiàn)實似乎遵循一些數(shù)學(xué)公式。

自然圖書館為已經(jīng)爭論了數(shù)百年的柏拉圖理論的現(xiàn)實增加了另一個維度。在此之前，這場爭論主要圍繞著我們在數(shù)學(xué)中發(fā)現(xiàn)的抽象概念展開。瑞士蘇黎世大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)與環(huán)境研究學(xué)院和美國新墨西哥州圣達(dá)菲學(xué)院的教授安德里亞斯·瓦格納(Andrias Wagner)于2014年出版了他的新書《幸存者的最佳選擇:揭開進(jìn)化的最大謎團(tuán)》。隨著基因型網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，一個新的元素出現(xiàn)了:實驗科學(xué)。

萬有引力定律不像你能造的房子的藍(lán)圖，血紅蛋白正文就是這樣的藍(lán)圖。我們可以制造這種蛋白質(zhì)，我們可以制造任何一種蛋白質(zhì)，并通過精密的儀器研究它的化學(xué)意義。加上數(shù)以千計的天然蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)博物館的這些居民比我們的創(chuàng)作更具異國情調(diào)。

自然圖書館是達(dá)爾文發(fā)現(xiàn)的生物創(chuàng)新之源。與柏拉圖設(shè)想的抽象王國不同，這個圖書館比可見世界更豐富、更多樣、更復(fù)雜。達(dá)爾文進(jìn)化論創(chuàng)造了甚至可以創(chuàng)造的各種創(chuàng)新，沒有一個星球能提供足夠的空間去探索這一切。這種無腿蜥蜴和其他輝煌的生物世界只是柏拉圖式可能王國的微弱影子。