引言：自然界中的一切生命都從一個單獨的細(xì)胞開始按咒。從樹木到水母再到人類迟隅，各種令人眼花繚亂的形狀和結(jié)構(gòu)，都能從這一個細(xì)胞發(fā)育出來胖齐。甚至連整個紛繁復(fù)雜的生物圈也可以理解為是由一個古老的細(xì)胞分裂變異所形成玻淑，然而我們對這種過程熟視無睹，覺得理所當(dāng)然呀伙，完全沒想到這有多么不同尋常补履。

前言：正所謂“道生一，一生二剿另，二生三箫锤，三生萬物”，自然界中再復(fù)雜的系統(tǒng)也不過有簡單的單元按照道的法則糅合而成雨女，在一個混沌的系統(tǒng)中保持相對的穩(wěn)態(tài)谚攒，觀察蟻群中的生物行為與胚胎發(fā)育的過程，每個個體都在通力合作氛堕，才最終形成令人咋舌的復(fù)雜系統(tǒng)馏臭，個體并非自私的，基因也非自私讼稚，作用于群體的選擇括儒，必須集聚每個個體的智慧才有可能在殘酷的自然選擇中生存下來，同時觀察人與腸道菌群相互共生的關(guān)系锐想，可以看到每個個體都是一個開放的系統(tǒng)帮寻，個體與個體之間通過利他作用相互連接形成一個跨物種的超組織體，同樣觀察植物的它感與自毒赠摇，植物的根際效應(yīng)同樣可以看出封閉的體系是不存在的固逗，每個個體都通過“漣漪”作用影響著生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)育。

蟻群算法：集體創(chuàng)造智慧
一直以來藕帜，我都醉心于真社會動物的組織結(jié)構(gòu)烫罩，它們是如此的與眾不同，不同于一個奔跑的鹿群就是一群奔跑的鹿洽故，它們不但聚居成群贝攒，合作照料相互的后代，子代親代之間有重疊收津，甚至連繁殖都要分工饿这，目前已知的真社會性物種大概有17000種，其中絕大部分都是螞蟻撞秋，少數(shù)是蜂长捧，另外還包括2種哺乳動物，裸鼴鼠和達(dá)馬蘭鼴鼠吻贿。
群體中不同的單元具有復(fù)雜的分工行為串结，《自私的基因》和相關(guān)行為的研究敘述已近十分透徹，故不在此重復(fù)敘述舅列。通過觀察所有的真社會動物的行為可以發(fā)現(xiàn)幾乎所有的真社會動物都具有群體性的筑巢行為肌割，并且巢對每個個體都起到了十分重要的作用，限于研究材料帐要，這里以白蟻為例把敞。
白蟻是一種臭名昭著的群居動物，他們啃食木材榨惠，對人類建造的房屋造成嚴(yán)重的傷害奋早。但是，他們除了強大的破壞力之外赠橙，也具備驚人的建造能力耽装。白蟻巢是比起自身高大許多倍的建筑，能夠容納成千上萬的白蟻期揪。巢的結(jié)構(gòu)也十分復(fù)雜掉奄，具有良好的通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)功能，有螺旋式的通道凤薛，有精美的蟻后宮室姓建。還能保護(hù)它們免遭天敵傷害。[1]某些白蟻會用自己的糞便筑巢枉侧，而且常會在其中混入其他材料引瀑。比如有些白蟻會在糞便中植入大量放線菌（Actinobacteria）。放線菌能產(chǎn)生抗真菌化合物榨馁，幫助它們抵御致命的真菌憨栽。[2]在非洲大白蟻（Macrotermesbellicosus）的巢穴中,白蟻會在巢穴內(nèi)種植、食用蟻巢傘菌（Termitomyces fungi）翼虫。在“菌圃”周圍屑柔，會有一些尖頂?shù)摹八保八敝車植贾S多小室珍剑，供工蟻甚至蟻后居椎稹；而在這些小室的外圍招拙，還有一圈未被使用的小室唧瘾，這些小室的表面十分堅固措译，并有很多空洞，以便讓空氣進(jìn)出饰序，同時阻止天敵入侵领虹。[3]
通過比較多種不同的白蟻，可以發(fā)現(xiàn)其中有部分結(jié)構(gòu)是一致的求豫，這就可以說明這些巢穴并不是“缺乏智慧的生物進(jìn)行毫無邏輯的創(chuàng)造塌衰，最后產(chǎn)生的集體性結(jié)果”。如果把白蟻比作建筑工人的話蝠嘉，設(shè)計這樣一個復(fù)雜的蟻巢最疆，非得有足夠聰明的建筑設(shè)計師才行，另外還需要有包工頭將他們分組并分配好任務(wù)蚤告。但是實際上努酸，白蟻社會中并不存在這樣的設(shè)計師和包工頭。他們完全憑借自己針尖大的大腦罩缴，在沒有領(lǐng)導(dǎo)者和組織者的情況下蚊逢，就完成了這樣一個復(fù)雜的建筑。然而一只白蟻可能一生也不可能把整個巢穴溜達(dá)一遍箫章，那么真的有必要或者可能在自然選擇的作用下將整個蟻巢的儲存到一個個體或者說是基因中去嗎烙荷？顯然這是沒必要也不可能的，那么就可以說明有一種非生命規(guī)律在指引著這群白蟻進(jìn)行有規(guī)律的的活動檬寂。
真社會動物中通過釋放信息素（參考附錄）终抽，物理因素或行為（例：蜜蜂的舞蹈），不斷的影響著其他個體的行為桶至，例如螞蟻通過其他螞蟻殘留信息素的濃度來確定尋找食物的路徑昼伴，信息素對整個蟻群社會起到了至關(guān)重要的作用，每個個體釋放的信息素就猶如平靜水面扔下石頭蕩起的漣漪镣屹，不同個體產(chǎn)生的“漣漪”按照物理擴散模型激蕩在一起形成了波濤洶涌的信息素海洋圃郊，每個個體就按照信息素形成的圖譜進(jìn)行有規(guī)則的活動，信息素不僅影響了個體的行為表達(dá)甚至可以直接影響到其基因的表達(dá)女蜈，例如將意大利蜜蜂（Apis mellifera ligustica）和“殺人蜂”（ Apis mellifera scutellata）的兩組新生的幼蜂分別放入了另一亞種的蜂巢中持舆。被收養(yǎng)蜜蜂的陣列數(shù)據(jù)還隨著年齡的增長而與收養(yǎng)它們的蜜蜂的陣列數(shù)據(jù)越來越相似。與此同時蜜蜂的行為也發(fā)生了變化伪窖，它們的性情變得與同巢伙伴一樣逸寓。[5]通過計算機對信息素進(jìn)行模擬，已經(jīng)可以得到簡單的蟻巢模型[6],例如在建造蟻后居住的橢圓形的“皇宮”覆山，它似乎會釋放出某種信息素竹伸，以免工蟻在離自己較近的地方筑墻。所以工蟻會在稍遠(yuǎn)一點的地方筑起一圈圍墻簇宽，墻體與蟻后的距離始終保持一致勋篓。
上面關(guān)于蟻巢的例子說明復(fù)雜系統(tǒng)可以由簡單機制構(gòu)成吧享，白蟻只要根據(jù)釋放信息素的濃度和種類就可以激發(fā)基因中關(guān)于筑巢的記憶按照簡單的排斥吸引進(jìn)行筑墻位置的確定，按照信息素擴散的物理規(guī)律就可以搭建整個蟻巢譬嚣，這可以用來說明為何這些真社會動物會演化出群體效應(yīng)耙蔑，即孤體在沒有群體的幫助下無法自我筑巢或筑的巢無法抵抗環(huán)境壓力因此在自然選擇的效應(yīng)下被拋棄，而群體效應(yīng)則被保存下來孤荣。
蟻群算法是一種用來在尋找優(yōu)化路徑的機率型算法實現(xiàn)通過大量的簡單個體完成復(fù)雜的任務(wù)。其靈感來源于螞蟻在尋找食物過程中發(fā)現(xiàn)路徑的行為须揣。各個螞蟻在沒有事先告訴他們食物在什么地方的前提下開始尋找食物盐股。當(dāng)一只找到食物以后，它會向環(huán)境釋放信息素耻卡，該物質(zhì)隨著時間的推移會逐漸揮發(fā)消失疯汁，信息素濃度的大小表征路徑的遠(yuǎn)近來實現(xiàn)的，吸引其他的螞蟻過來卵酪，這樣越來越多的螞蟻會找到食物幌蚊。有些螞蟻并沒有象其它螞蟻一樣總重復(fù)同樣的路，他們會另辟蹊徑溃卡，如果另開辟的道路比原來的其他道路更短溢豆，那么，漸漸地瘸羡，更多的螞蟻被吸引到這條較短的路上來漩仙。最后，經(jīng)過一段時間運行會出現(xiàn)一條最短的路徑被大多數(shù)螞蟻重復(fù)著犹赖。[7]
蟻群的智能队他，就是這種通過簡單生物的簡單邏輯組成的群體所體現(xiàn)的智能。蟻群很復(fù)雜峻村，但是螞蟻很簡單麸折，而我們能夠?qū)崿F(xiàn)螞蟻的智慧，也就實現(xiàn)了蟻群的智慧粘昨。同理垢啼，使用蟻群智慧尋找食物的概率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于螞蟻隨機尋找食物的概率，因此蟻群保留下來雾棺，而螞蟻這被淘汰膊夹。
可見蟻群的生存能力要遠(yuǎn)大于同等體積的螞蟻集群，蟻群中通過信息素復(fù)雜的調(diào)控可以實現(xiàn)大規(guī)模的計算能力與極強生存捌浩，這就不難解釋為什么蟻后要無休止的繁殖放刨，生育能力低的后代由于不具備這樣的生存能力所以被淘汰，而生育能力高的由于后代的群體效應(yīng)而被保存下來尸饺。
表面上看一個蜂群通常只能產(chǎn)生少數(shù)幾個可育的后代與一只蜜蜂繁殖撫育少數(shù)幾個后代基因的遺傳效應(yīng)是相同进统，但是通過社會模式可以使得具有繁殖能力的個體獲得更強的生存能力助币，因此這種社會模式在自然選擇中保留下來。

正常的蜂群螟碎，工蜂安靜眉菱，工作有秩序。蜂王產(chǎn)卵積極掉分。原因是蜂王自身的某些外分泌腺不斷分泌外激素俭缓，通過工蜂對蜂王喂食，及蜂王在巢脾上的爬行酥郭，使蜂王分泌的外激素充滿蜂群华坦，工蜂便感知到蜂王的存在。蜂群一旦失王不从，蜂王分泌的外激素便很快在該蜂群中消失惜姐。幾十分鐘后，蜂群便會出現(xiàn)不安情緒椿息，工蜂會在巢內(nèi)和巢門口尋找蜂王歹袁，巢內(nèi)正常工作秩序被打亂。[8]這時續(xù)在養(yǎng)蜂中保留想這個蜂群寝优，就介臺或介王条舔，不想保留這個分群或沒臺沒王，就把這個小群合并到大群里乏矾。[9]經(jīng)過上述過程可以發(fā)現(xiàn)蜂群的信息素在對蜜蜂的分工起到了重要的作用而與蜂王的遺傳信息無關(guān)逞刷，這個過程是不符合情緣選擇的，工蜂的利他行為是受到蜂王的控制妻熊，而不是一種自發(fā)的行為夸浅。同理，新舊更替扔役，老蜂王分群后帆喇，原來蜂巢中遺留的老工蜂仍舊會照顧新產(chǎn)生的蜂王的后代，即使老工蜂與新蜂王后代的遺傳信息并不那么相近亿胸，實際上親緣關(guān)系很近根本就不是利他行為產(chǎn)生的原因坯钦。漢密爾頓不等式在絕大多數(shù)情況下根本就不成立。許多個體同居一處并形成分工侈玄，這在很多情況下都有利婉刀；而這樣的合作并不是因為個體間的親緣程度而產(chǎn)生的。于此同時序仙，自然界很多親緣關(guān)系極近突颊，甚至根本就是采用克隆生殖的物種，并沒有產(chǎn)生真社會性；相反律秃，一些在親緣關(guān)系上并無特殊之處的物種卻反而有高度發(fā)達(dá)的真社會性爬橡。
對于工蜂來說他們只是按照表達(dá)的遺傳信息完成他們的一生，并不存在利他或者利己棒动，一切都是自然規(guī)律糙申，就好像胚胎分化一樣只是一個從隨機選擇到有規(guī)律發(fā)育的過程，所謂的“社會性”只是可育個體為了適應(yīng)環(huán)境建造的有機機器船惨，這臺機器不可以自我復(fù)制但并非沒有意義柜裸，在保護(hù)遺傳因子的同時利用群體的智慧與環(huán)境中的其他機器發(fā)生相互聯(lián)系，例如大量的蜜蜂可以利用“蟻群算法”最優(yōu)的為大量的植物授粉粱锐，植物的生長好壞又直接影響到蜜蜂尋找食物的難度粘室，對于一群沒有組織結(jié)構(gòu)的蜜蜂，就會出現(xiàn)有的地區(qū)花粉未被采集的情況和大部分地區(qū)植物未授粉的情況卜范，假設(shè)第一種情況植物保存穩(wěn)定，第二種隨著植物的消退蜜蜂的數(shù)量也越來越少最后伴隨著蟲媒植物的消亡而滅絕鹿榜，所以蟻群的出現(xiàn)海雪，有可能是自然選擇作用于生態(tài)系統(tǒng)層面的選擇，將整個蟻群看成一個單體就不難理解這種社會形態(tài)產(chǎn)生的原因舱殿，至于蜂群內(nèi)為何會產(chǎn)生分工現(xiàn)象會在共生際系中說明奥裸，這樣世間萬物都是存在關(guān)聯(lián)的，聯(lián)系的結(jié)果是在混沌中尋找到穩(wěn)態(tài)沪袭。
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混沌系統(tǒng)：變化中的穩(wěn)態(tài)
1932年湾宙，俄羅斯生物學(xué)家喬治?高斯（Georgii Gause）提出 “競爭排斥理論”：任何一個環(huán)境的物種數(shù)，不會多于此生態(tài)可承受數(shù)目冈绊，這也是一種謀生的途徑侠鳄。如果兩個物種嘗試競爭同一個生態(tài)環(huán)境，那么根據(jù)自然選擇理論呢诬，其中一種會勝出趴荸，另一種被淘汰霎槐。[1]然而將此理論應(yīng)用于浮游生物，則出現(xiàn)了矛盾——生態(tài)資源是有限的博秫，而物種卻是多樣化的。要解決這種矛盾眶掌，還得歸功于混沌理論挡育。
數(shù)學(xué)家在 20 世紀(jì) 60 年代發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的觀點使我們完全忽略了另一種更令人困惑的現(xiàn)象——混沌朴爬。這種現(xiàn)象極其不規(guī)則即寒，呈現(xiàn)出隨機性，但這一現(xiàn)象本身并非隨機的。[2]
看起來蒿叠，這種奇怪的現(xiàn)象似乎在自然界中不存在明垢，但事實卻正好相反。無論何時市咽，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)將材料混合在一起的動力——就像為了將配料混合在一起而揉面團(tuán)時痊银，混沌現(xiàn)象就會出現(xiàn)。只圖簡潔的話施绎，混沌現(xiàn)象貌似是奇特的溯革。然而在自然界中，那些簡潔的問題才是罕見的谷醉，自然界不需要它們致稀。
混沌理論解決了海洋中多種浮游生物共存的難題【隳幔混沌理論允許一定的范圍內(nèi)的無規(guī)則波動抖单，無規(guī)則的波動讓不同的物種在不同的時間利用相同的資源，除非其中的一種戰(zhàn)勝或者消滅了其余物種遇八，否則它們會輪流使用同一資源矛绘，因而也就能夠避免正面沖突。
可見生物們不都是“自私”的刃永，不同的物種之間能夠進(jìn)行有規(guī)律高效的能量利用货矮，就像春天來臨，樹木還沒有起到遮蔽的作用斯够，這是樹下的林草就可以在早春生長開花囚玫，攀援植物對光的高效利用都是這種混沌理論的表現(xiàn)，在自然界中爭斗總是少見的读规，因為爭斗是浪費資源的表現(xiàn)抓督，物種競爭的結(jié)果伴隨著資源的枯竭（雙方掠奪資源的能力都在增加，或者一方獲勝照成過渡的繁殖）束亏，物種多樣性的調(diào)控從而形成生態(tài)位的分離這是符合生物進(jìn)化方向的本昏。
如果把一定地區(qū)的物種按時空關(guān)系看成一個整體（第四章我把這種結(jié)構(gòu)稱為共生際系或超組織體），那么這個集群進(jìn)化的方向是使得這片區(qū)域的資源的到更為有效的利用枪汪，至于物種之間的關(guān)系是在這個規(guī)則的指導(dǎo)前提下從混沌到一個有組織的過程涌穆，所以我認(rèn)為自然選擇應(yīng)該作用于群落層面從而導(dǎo)致群落內(nèi)部資源的相互整合。

共生際系：個體的生物圈
一直以來我們都以為進(jìn)化的方向是讓每個個體變得完美無缺雀久，但是自然的選擇總有些讓人失望宿稀，不僅沒有進(jìn)化出一些超人般的能力，甚至情況可能越來越糟赖捌，例：維生素C在生物體內(nèi)具有十分重要的意義祝沸。但是某些動物矮烹，比如靈長類、荷蘭豬以及某些蝙蝠和鳥類罩锐，它們已經(jīng)徹底失去了合成維生素C的能力奉狈。所以那些富含維生素C的食物（比如水果）一旦供給不足，我們的免疫系統(tǒng)就會變?nèi)酢鼊e說極其缺乏時我們還會得壞血病了涩惑。1951年的時候仁期，生物學(xué)家威爾頓?克魯格曼（Wilton Krogman）給這些敗筆起了個名字，叫做“人類演化的傷疤”竭恬。然而與其將其看做是進(jìn)化中的敗筆倒不如看做是自然給予的恩賜跛蛋。
每一個人的身體中大概有500-1000種不同種類的細(xì)菌，他們在成人體內(nèi)可繁殖出大約100萬億個體細(xì)胞——大約是一個人全部體細(xì)胞的10倍痊硕。[1]其中腸道菌群最為出名赊级，和人體健康有著極為密切的聯(lián)系。首先岔绸，腸道菌群的存在能通過自身屏蔽和影響機體免疫系統(tǒng)理逊，阻止病原菌入侵人體。
其次盒揉，腸道菌群對腸道自身具有調(diào)節(jié)和營養(yǎng)作用晋被。再次，近期的多項研究表明预烙，腸道菌群和人體的代謝疾病具有重要關(guān)系。更令人驚奇的是道媚，還有證據(jù)顯示扁掸，腸道菌群的結(jié)構(gòu)變化甚至可以影響機體的行為模式[2]。
從以上各方面可以看出最域，腸道菌群谴分，這個陪伴我們一生的生物構(gòu)造，其功能更像是一個影響到機體各個方面的“器官”镀脂，這個器官的正常與否牺蹄，對人體的健康程度有著重要影響，而我們對它的了解才剛剛起步薄翅。毫不夸張的說沙兰，腸道菌群，是我們體內(nèi)一個尚未被認(rèn)識的器官翘魄，而對它結(jié)構(gòu)和功能的研究鼎天，對治療疾病和開發(fā)新的治療方式具有重要的意義。
維生素作為一種對生命代謝十分重要的微量物質(zhì)暑竟，就像氨基酸斋射，核苷酸一樣是生命活動必不可少的必不可少的。原始生命可以自己合成維生素，但有些物種卻失去了這樣的能力——比如我們?nèi)祟惵掎２荒茏约汉铣删S生素的物種涧至，必須依靠其他物種才能取得維生素，由此在物種間形成一種復(fù)雜的維生素傳遞網(wǎng)絡(luò)桑包。
共生際系是一個很廣泛的現(xiàn)象南蓬，不僅在動物中，在植物的生長活動中同樣可以觀察到微生物與植物“親密無間”的關(guān)系捡多，根際一詞是希爾特納于1904年提出的蓖康，指植物的根表以及受根系直接影響的土壤區(qū)域[3]，它們和植物間是互生關(guān)系垒手，與植物根系相互作用蒜焊、相互促進(jìn)。微生物大量聚集在根系周圍科贬，將有機物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機物泳梆，為植物提供有效的養(yǎng)料；同時榜掌，微生物還能分泌維生素优妙，生長刺激素等，促進(jìn)植物生長憎账。在植物生長過程中套硼，死亡的根系和根的脫落物（根毛、表皮細(xì)胞胞皱、根冠等）邪意，以及根系向根外分泌的無機物和有機物是微生物重要的營養(yǎng)來源和能量來源；同樣由于根系的穿插反砌，使根際的通氣條件和水分狀況優(yōu)于根際外雾鬼，從而形成利于微生物的生態(tài)環(huán)境[4]。
以上現(xiàn)象就可以表明宴树，進(jìn)化的方向并不是讓每個物種的能力變得越來越強策菜，并不是將所有的功能都聚于一體而是與其他的有機體相互聯(lián)系從而讓功能均分，讓每個有機體都最大效率的完成自己的工作酒贬，就好像很久以前就出現(xiàn)為動物提供食物的自養(yǎng)的植物和為植物傳播授粉動物以及消化死亡個體促進(jìn)循環(huán)的微生物又憨，缺少任何一個有機體都將導(dǎo)致這個循環(huán)無法完成（實際上為植物授粉并不是動物產(chǎn)生的原因，授粉行為是在被子植物產(chǎn)生之后才發(fā)生的锭吨，動物產(chǎn)生的原因只是恰好在一群自養(yǎng)生物中間發(fā)生隨機的突變竟块，恰好能夠更大效率的利用能量，從而這種“懶惰”的基因就被保留下來耐齐，最終正如《自私的基因》中所說的是一個循環(huán)反復(fù)最終按照一定比例保持下來的穩(wěn)態(tài)浪秘，分解者則直接收死亡個體數(shù)量限制而進(jìn)行調(diào)控）蒋情，同樣蜂群的形成也通過不停的比例調(diào)控從而在分工效應(yīng)下形成一個穩(wěn)態(tài)保持下來，這就不難解釋但一個蜂群數(shù)量達(dá)到一定數(shù)量時要進(jìn)行分群耸携，一個蜂群為何不能容納兩只蜂王（兩只蜂王釋放的氣味不一致會照成蜂群的混亂）棵癣，單體通過不斷的與其他有機體發(fā)生作用，從而在“共生際系”層面進(jìn)行自然選擇夺衍，選著的結(jié)果是使得功能變得越來越單一狈谊，群體的效力變高，而個體這變得越來難以生存沟沙，就好像我們離開了菌群幾乎就不能生存一樣河劝，因此作為一個進(jìn)化越高層次的物種它的功能是變得越來越單一的，所需要的能量越少矛紫，單元的熵降低赎瞎，是一種更有效利用環(huán)境資源的辦法，與此同時大至將“共生際系”作用放大到整個生物圈颊咬，這就是自然之所以美麗而繁華的原因务甥。
生命進(jìn)化的方向是一個變得越來越開放的過程，世間萬物總是被有機的聯(lián)系在一起從而形成一個穩(wěn)態(tài)喳篇，外界的聯(lián)系對人類的影響遠(yuǎn)比想象的要深遠(yuǎn)敞临，因此保護(hù)物種多樣性就變得尤為重要，要不然不用等到最后一個物種滅絕麸澜，只要這個“生態(tài)網(wǎng)”破落到一定程度就會對人類照成重大的影響挺尿。
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圖靈斑紋：基因不是全部
在這個世界上，個體與個體之間都在不斷的發(fā)生聯(lián)系炊邦，這其間關(guān)系是復(fù)雜的编矾，例如，蟻巢的建造铣耘，胚胎的形成洽沟，物種的多樣性以故，生態(tài)圈的形成這一切看上去都是如此的晦澀難懂蜗细，好似一個暗盒令人摸不著頭腦，但實際上一切的生物行為也不過是遵循宇宙永恒不變的真理怒详，生物并非能夠自主的建造聯(lián)系炉媒，聯(lián)系是永恒的，生命系統(tǒng)所起的作用改變建造這種聯(lián)系的參數(shù)昆烁。這節(jié)通過介紹胚胎發(fā)育來說明如何在繁雜的混沌中尋找簡潔的表達(dá)式吊骤。
世間萬物如此變幻多紛，是什么決定了它們形態(tài)的形成静尼，從樹木到水母再到人類白粉，各種令人眼花繚亂的形狀和結(jié)構(gòu)传泊，都是從這一個細(xì)胞發(fā)育出來。一個答案說鸭巴，這都記錄在DNA里眷细。通過研究一些奇特的變異現(xiàn)象，比如蒼蠅在應(yīng)該長觸角的地方長了腿鹃祖，生物學(xué)家已經(jīng)確定出了發(fā)育過程中涉及到的許多基因溪椎。毫無疑問基因在對生物的形態(tài)建成與表達(dá)方面起到了決定性的作用，但對基因組的了解并不會告訴我們關(guān)于生物的什么信息恬口。關(guān)鍵是了解基因組怎樣對生物體起作用的這個過程校读。基因如此重要以至于生物學(xué)家被基因迷惑住了祖能，他們基本止步于此歉秫，甚至沒有留意到這里還有個關(guān)于形態(tài)的問題。那么基因就是全部了嗎芯杀？顯然不是這樣的端考，我們已近知道在環(huán)境在不改變基因的情況下同樣可以影響到生物的表型，例：同卵的雙胞胎他們的長相行為并不是完全一致揭厚，溫度可以改變玳瑁龜?shù)男詣e却特，隨著全球變暖已近導(dǎo)致了海龜?shù)男詣e比例，所以說基因并不是全部筛圆，理化因子同樣起到了至關(guān)重要的作用裂明，甚至遠(yuǎn)超過基因表達(dá)對生物表型的影響，畢竟理化規(guī)律組成了我們的世界太援，就算是生命也必須遵守闽晦。
一直以來，野生動物無以倫比的美麗吸引了無數(shù)畫家提岔、音樂家和作家駐足贊美仙蛉，西伯利亞虎的力量和優(yōu)雅，大象的體型碩大碱蒙，長頸鹿的風(fēng)度翩翩荠瘪，還有斑馬那神秘而美麗的條紋。這些生物都是由一個細(xì)胞（受精卵）發(fā)育成的赛惩，但要把大象濃縮到一個細(xì)胞里哀墓，可能嗎？
答案自然是不行的喷兼，就像螞蟻無法將蟻巢的信息濃縮到遺傳物質(zhì)中篮绰，同樣無法將大象濃縮到一個細(xì)胞，你只能將構(gòu)成大象所需的信息注入一個細(xì)胞之中季惯。但是吠各，不是光注入就行了臀突，你還需要將這些信息進(jìn)行合理的排列組合才行，這就需要用到其他的東西贾漏。而這些東西必須是不需要儲存了惧辈，卻能夠穩(wěn)定存在的，這就是宇宙萬物必須遵守的法則磕瓷，生命并不是封閉的盒齿，而是與整個宇宙都密切相連。
例如：即使分子生物學(xué)研究清楚了各自是什么基因編碼熊貓的黑毛困食、白毛边翁，熊貓身上黑白相間的條紋這種樣式如何形成依然無法解釋。但我們可以通過相關(guān)的理化規(guī)則來分析它硕盹。1952年符匾。被后人稱為計算機科學(xué)之父的著名英國數(shù)學(xué)家圖靈(A.M.luring)把他的目光轉(zhuǎn)向生物學(xué)領(lǐng)域。他在著名論文“形態(tài)形成的化學(xué)基礎(chǔ)”中瘩例，用一個反應(yīng)擴散模型成功地說明了某些生物體表面所顯示的圖紋(如斑馬身上的斑圖)是怎樣產(chǎn)生的啊胶。可以設(shè)想垛贤，在生物胚胎發(fā)育的某個階段焰坪，生物體內(nèi)某些被稱為“形態(tài)子”的生物大分子與其他反應(yīng)物發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)，同時在體內(nèi)隨機擴散聘惦。圖靈的研究表明某饰，在適當(dāng)?shù)臈l件下，這些原來濃度分布均勻的“形態(tài)子”會在空間白發(fā)地組織成一些周期性的結(jié)構(gòu)善绎，也就是說黔漂，“形態(tài)子”在空間分布變得不均勻。而正是這種“形態(tài)子”分布的不均勻性引起了生物體表面不同花紋的形成禀酱。[1]在接下來的數(shù)十年中炬守，編碼形態(tài)發(fā)生素的基因被發(fā)現(xiàn)了。通過鼓搗這些控制形體藍(lán)圖的基因剂跟，生物學(xué)家也取得了一些成就——比如减途，如何把一朵花產(chǎn)生花粉的器官變成花瓣。[2]
熊貓的黑白相間條紋是斑圖（Pattern）浩聋，符合圖靈方程（reaction-diffusion观蜗，反應(yīng)擴散方程）臊恋。就是說衣洁，熊貓在子宮里發(fā)育的中期，決定皮膚顏色的（毛囊）的生物化學(xué)物質(zhì)（色素抖仅、形態(tài)素）已經(jīng)按圖靈方程生成了黑白相間的條紋坊夫。斑圖是非線性物理學(xué)的分支砖第，不同尺度的斑圖都可以用圖靈方程分析，如宇宙物質(zhì)分布环凿、星系結(jié)構(gòu)梧兼、沙丘形狀。同樣的道理智听，斑馬羽杰、金錢豹、老虎到推、荷斯坦奶牛考赛、小丑魚、金環(huán)蛇莉测、銀環(huán)蛇等毛皮上斑紋的形成都遵循同樣的方程颜骤。[3]
在2003年的一項研究中，瑞士伯爾尼大學(xué)的克里斯?庫勒邁爾（Cris Kuhlemeier）及其同事捣卤，在擬南芥的PIN1蛋白上添加了熒光標(biāo)記忍抽。他們發(fā)現(xiàn)，這種蛋白在一些細(xì)胞的末端聚集成斑塊董朝，這些聚集點正是細(xì)胞中最靠近后來生長出葉片位置的地方[4]鸠项。這表明，PIN1蛋白分子正在把生長素向應(yīng)該長葉片的位置輸送子姜。
英國牛津大學(xué)的發(fā)育遺傳學(xué)家米爾托斯?桑第斯（Miltos Tsiantis）和他的同事們已經(jīng)證實锈锤，擬南芥的葉片在生長素濃度峰值處會形成突起，在另一種據(jù)認(rèn)為會抑制生長的分子的峰值處形成缺口闲询。他們的研究以及建立的模型證明久免，簡單的反饋回路，包括通過PIN1蛋白輸入生長素扭弧，可以使葉片邊緣產(chǎn)生出交替的生長素和生長抑制素峰值阎姥，從而形成鋸齒狀外形。[5]依據(jù)一些簡單的規(guī)則鸽捻，計算機模型已經(jīng)可以產(chǎn)生出整齊有序的虛擬葉片呼巴。改變模型的參數(shù)也能產(chǎn)生出不同的葉片排列方式。
在2012年發(fā)表的一項研究中御蒲，科恩的研究團(tuán)隊把擬南芥葉片中的一些細(xì)胞用熒光標(biāo)記出來衣赶，然后通過顯微鏡仔細(xì)觀察該處組織如何生長。之后厚满，他們設(shè)計計算機模型府瞄，嘗試對觀察到的變化做出解釋。該團(tuán)隊已經(jīng)能夠用模型來重現(xiàn)這種生長模式碘箍。在該模型中遵馆，葉片組織知道應(yīng)該向哪個方向生長鲸郊，而且有能力以不同的速度生長。調(diào)節(jié)該模型的參數(shù)货邓，例如秆撮，改變一種蛋白的含量，可以產(chǎn)生出一系列與天然葉片類似的形狀换况，包括橢圓形和心形职辨。[6]
從上面的例子可以看到組織的形成并不需要像一個手工藝人一樣矯揉造作，組織可以通過規(guī)則自發(fā)的發(fā)生戈二，就好像雨滴落到地面匯聚成為湖泊河流拨匆，沒有人將雨滴拾起拼湊到一起，它們就這么自然而然的發(fā)生了挽拂，同樣惭每，有機物質(zhì)可以按照電荷的規(guī)律構(gòu)成細(xì)胞，把每個細(xì)胞看成個體亏栈，我們形狀同樣是在自然的規(guī)則下自發(fā)的組裝完成的台腥，就像蟻巢的建造一樣，通過每個個體簡單的行為就可以實現(xiàn)大規(guī)模的復(fù)雜系統(tǒng)绒北。
這就不難解釋為什么許多動物看上去都是相似的黎侈，進(jìn)化生物學(xué)將其解釋為趨同進(jìn)化，然而許多環(huán)境毫無相似之處的生物仍然表現(xiàn)多少的相似性闷游，要改變一個計算結(jié)果的方法顯然只有兩種峻汉，一種是改變計算方法，另一種只要改變帶入?yún)?shù)就可以做到脐往，對于一個生物體來說記住參數(shù)總比記住整個方程要容易的多休吠，所以在自然中你很難找到一些奇形怪狀的生物，比如大多數(shù)人的心臟在左邊即使完全的鏡像對稱對生物的生存能力不會照成太大的影響（1788年的一天业簿，Hunterian School of Medicine 的學(xué)生在解剖一具尸體的時候發(fā)現(xiàn)了一件令人震驚不已的事情瘤礁。死者的生理結(jié)構(gòu)和普通人的結(jié)構(gòu)呈鏡像對稱——他的肝臟沒有長在身體的右邊而長在了左邊，心臟曾在他的右側(cè)跳動而非左側(cè)梅尤。[7]）柜思，但是大多人的心臟都按照規(guī)定好的一樣長在了左側(cè)，并且這種現(xiàn)象與遺傳學(xué)無關(guān)巷燥。在對一個復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行組織時赡盘，我們只要通過簡單的輸入?yún)?shù)就可以得到復(fù)雜的結(jié)果。這種方程的對表型的作用要先與自然選擇對表型的作用缰揪。因此多細(xì)胞生物的產(chǎn)生的原因可能是通過變異滿足了組織形成的方程陨享，一旦個體間開始連接就會出現(xiàn)所謂的Stigmergy效應(yīng)，從而加劇了這種連接最終導(dǎo)致了復(fù)雜組織體的產(chǎn)生。

總結(jié)：世間萬物霉咨，從一個細(xì)胞，個體甚至是一個系統(tǒng)都是一個按照規(guī)律自組織的過程拍屑，這個過程是一個由混沌到穩(wěn)態(tài)的過程途戒，這個過程的結(jié)果是更好的與環(huán)境相適應(yīng)。這個過程離不開每個個體在其中所起的作用僵驰，必需依賴每個個體的相互配合喷斋，基因是無私的，它明白該如何與其他基因協(xié)調(diào)才能實現(xiàn)組織利益的最大化蒜茴。

目錄：
蟻群算法：集體創(chuàng)造智慧
圖靈斑紋：基因不是全部
混沌系統(tǒng)：變化中的穩(wěn)態(tài)
群體選擇：基因并非自私
共生際系：個體的生物圈

腦圖：
總觀點：有規(guī)律的連接是世界的本質(zhì)
------------------------------分觀點-------------------------------

蟻群算法：集體創(chuàng)造智慧
1.復(fù)雜系統(tǒng)由簡單機制構(gòu)成
2.親緣選擇是錯誤的
3.真社會動物的利他行為是社會分工的表現(xiàn)
4.大量的簡單個體可以完成復(fù)雜的任務(wù)
5.真社會動物是一個超個體
6.大量的簡單個體可以提供最佳解決方案

圖靈斑紋：基因不是全部
1.生命按照物理規(guī)律來建造
2.基因不提供反應(yīng)方程只提供反應(yīng)參數(shù)
3.生物的趨同進(jìn)化是因為反應(yīng)方程一致
4.生物的突變現(xiàn)象是由于反應(yīng)參數(shù)改變
5.自然選擇是為了求最優(yōu)解
6.單元總是相互影響星爪，生命是系統(tǒng)的
7.形態(tài)的建成是一個自組織過程

混沌系統(tǒng)：變化中的穩(wěn)態(tài)
1.簡潔的問題是罕見的，混沌才是自然的常態(tài)
2.簡化問題往往取得與事實相反的結(jié)果
3.物種間的作用是巨大的
4.雖然世界是復(fù)雜的粉私，但是依舊可以找出穩(wěn)態(tài)的規(guī)律
5.混沌產(chǎn)生多樣性

共生際系：個體的生物圈
觀點：
1.脫離系統(tǒng)的單元無法生存
2.單元是開放的顽腾，隨時與其他單元連接
3.生物進(jìn)化的結(jié)果是連接越來越強
4.生物進(jìn)化的結(jié)果是自熵越來越低
5.生物進(jìn)化的結(jié)果是孤體越來越生存力降低
6.生物進(jìn)化的結(jié)果是建立更穩(wěn)定的個體生物圈

*說明：本來打算寫《自然選擇與自私基因、利它行為和協(xié)作》的于是看了道金斯《自私的基因》這本書诺核，看到《第十章 你為我瘙癢抄肖，我就騎在你的頭上》中講到了情緣選擇，即個體通過幫助親緣相近的親屬從而將自己“自私的基因”遺傳下去窖杀，但是這顯然是一個很牽強的理論漓摩，因為自然界很多親緣關(guān)系極近，甚至根本就是采用克隆生殖的物種入客，并沒有產(chǎn)生真社會性管毙；相反，一些在親緣關(guān)系上并無特殊之處的物種卻反而有高度發(fā)達(dá)的真社會性桌硫。個人認(rèn)為在真社會的個體群居在一塊“對大伙都有益”夭咬，所以這種社會形態(tài)在種群選擇中被保存下來，就像道金斯在第四章所說的這種社會形態(tài)“只是基因制造的斗爭機器”铆隘，如果說基因是自私的話皱埠，那么基因自身已經(jīng)出賣了它，我在基因?qū)用嬗^察到高度的“利他主義”咖驮，基因與基因相互合作聯(lián)結(jié)成為一個“超組織體”边器，在自然選擇的作用下共同進(jìn)化，與《自私的基因》相對托修，這篇文章也可以成為《無私的基因》吧忘巧，由于拖延癥的緣故，這篇文章只用一天時間完成睦刃，這篇是精簡版的砚嘴，可能無法全部表述我想表達(dá)的內(nèi)容，另外這篇文章顯然有些邏輯混亂，用詞不當(dāng)际长，請見諒耸采，另外總結(jié)了思維導(dǎo)圖方便理解，關(guān)于這篇文章的繼續(xù)論證和修正更新工育，我會發(fā)到我的個人博客（lotors.me）虾宇，謝謝！