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 不许说出的黑盒子（一） |
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芦笛
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加入时间: 2004/02/14
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作者：芦笛 在 寒山小径 发贴, 来自 http://www.hjclub.org
不许说出的黑盒子（一）
2005年2月间，我和许多网友在网上讨论过进化论。最近整理旧作，把有关文字刨出来看了一番，再到网上恶补了一番进化论的最新进展以及围绕著它的争论，发现我对进化论的疑惑早就有人表达过了，那就是美国某大学的生化教授Michael Behe。他提出了所谓“不可约减的复杂性”（irreducible complexity）一说，并根据这一主张提出了所谓“智能设计说”（intelligent design）。
现把浮光掠影的阅读所得写在下面，供内行批判。
一、进化论的要旨及其进展
达尔文提出的进化论是解释物种起源的，大意是，世间所有的物种都起源于同一简单的生命形式。这种生命形式向各个方向随机发生可遗传的性状变异，自然环境构成的生存压力把那些适于生存的变异选择出来，使得具有新性状的生物能够大量繁殖。这种渐变积累到了一定程度，新的物种就出现了。这就是物种分化的原理。
达尔文是个伟大的科学家，对自己的理论采取了科学态度，在《物种起源》中指出，进化论的基本假定是遗传性状的渐变。根据这一点，可以预言物种之间会有过渡物种。但当时发现的古生物化石不支持这一点。他把这归结于当时的化石标本还不够完全，把那些待发现的过渡物种称为missing links（没找到的连接环节）。在他生前，“寒武纪生物大爆炸”的化石已经陆续发现，据说那些报道让他极度痛苦。
以同样的求实精神，达尔文坦率地承认，他的理论很难解释眼睛这种复杂器官何以能以进化的方式出现。但他同时也指出，如果眼睛能以逐步改进的方式发生，则这将不再是个问题。
所以，达尔文在创立进化论之初就指出了新理论不可回避的两大问题，一是必须找到过渡物种，二是进化论必须为复杂器官的出现提供完美解释。按照波普的“科学”定义，科学理论必须具有可证伪性，用他的标准来看，达尔文学说当然是科学理论。达尔文的伟大之处就在于他不但根据自己的理论提出了预言，而且明说了那就是证伪的关键。因此，我不明白波普为何一度认为达尔文理论不是科学理论。
自达尔文逝世至今，生物科学研究突飞猛进，以致进化论分为“微观进化论”与“宏观进化论”。前者是在分子水平上进行的，其发现完全符合达尔文的预言，从细菌直到人类，所有的生物使用的都是同一套遗传密码。物种之间的基因组序列的相似性强烈提示了它们的同源性。例如人类和黑猩猩的基因组有约90％的相似性，提示他们很可能是来自于同一老祖宗的堂兄弟。
不仅如此，在研究基因序列时，科学家们还发现，编码蛋白的 DNA有所谓“变区”与“恒区”之分。不同物种之间编码类似蛋白的基因（所谓“同源基因”）序列的变异，主要发生在“变区”中，这些区域的变异不会影响功能，所以能够存留下来。而恒区如果发生变异，蛋白的功能就要丧失，物种也就不能存活下来。所以，基因序列的保守性，其实反映了生存压力，与达尔文“自然选择”学说密合无间。这也就是现代生物学家如此坚信进化论的基本原因。
宏观进化论的进展似乎就没有这么尽如人意。主要问题还是所谓“寒武纪生物大爆炸”。所谓寒武纪乃是地球演化史上的一个阶段，距今大约5.7亿年，历时大约6千万年。此期突然出现了大批新物种，据说现有的生物门（“门”是生物学所用分类）的祖先都是在那段期间出现的。换言之，生物进化的并不如达尔文预言的那样等速渐变，而是有物种增加速率突然增高的突变期。寒武纪就是这种突变阶段，在此之前没有多少物种，在此之后新物种的出现速率也没有那么高，此所以科学家们将其称为“爆炸”。
为解释这现象，科学家们作了许多努力，提出了若干假说来修正达尔文的理论。有所谓“间断平衡说”、“中性漂变说”等等。其中最有说服力的，乃是所谓Hox基因的发现。该基因为各种动物所共有，乃是古老基因。它负责调控动物胚胎发育，规定什么地方该长什么器官或组织，如果该基因发生突变，就会产生多种物种。寒武纪时出现的生物的基因结构比较简单，所以该基因变化产生的新物种能存活下来，但后来随着物种的特化，此类控制胚胎发育的基因如果突变就会引起致死效果，所以后来新物种增加的速率就变慢了。据说有人还通过操纵这基因的表达，在实验室模拟复制了鱼到肢体动物的进化。
因此，似乎可以说，达尔文自己提出的第一个证伪问题虽然被化石发现严重质疑，但这疑难已经基本解决，至少化石发现没有证伪他的基本理论。但也必须指出，他的理论也因人类认识的深入被修正了。例如所谓“中性漂变”说就认为蛋白质序列的变异是随机出现的，在许多情况下是中性的，对生存既无利也无害，这种变异照样能保存下来，并不会被自然选择的压力除去。分子生物学研究进展部分证实了这一假说，高级动物的基因组中有许多所谓“junk DNA”（垃圾DNA），跟生物功能根本就没什么关系。自然选择对它们并没有什么淘汰作用，选择压力只表现在DNA的功能区上，越与功能有关，变异速率也就越慢。
根据波普的理论，如果一个理论被证伪，则全套理论被证伪，所以不能修改理论去迎合现实。由上介绍可知，现代进化论已经对达尔文的理论作了许多修正，诸如承认突变的可能，承认中性漂变确实存在等等。但这些修正并没有导致达尔文主义整个框架的轰毁，此所以我为何要说波普那说法是胡说八道。
总而言之，据我肤浅阅读所得，从物种分化的角度来看，达尔文主义并没有被直接证伪。正如某位坚定的达尔文主义者在英文维基百科里宣称的那样，如果有谁挖出个智人的远古化石来，那就能一劳永逸地摧毁进化论，但遗憾的是，人类化石确实出现得很晚，此前还有若干前身的化石，据说那些所谓missing links已经找齐全了。
二、Behe教授的挑战
Behe教授的“不可约减的复杂性”理论，其主旨我在2005年2月间和网友们讨论进化论时已经说过了，其实都是来自于达尔文自己在《物种起源》里开出的第二个难题，亦即随机进化何以能导致眼睛那种复杂的器官的出现。
Behe教授在本质上重提了这一难题，只是佐以现代生化知识。他指出，凝血过程的发生，需要12种因子参与作用，倘若这些因子缺了一个，则凝血就不会发生，成了所谓“血友病”，而这正是欧洲王室的遗传缺陷。欧洲王室和中国帝王的产生机制不同，人家不是靠流氓大赛而是养纯种马，讲究的是血统纯正。这就导致该病在王室成员里遗传下去。最有名的例子就是俄国尼古拉二世的太子。如果不是太子害了血友病，那或许俄国二月革命就不会发生，世界历史也要改写了。
Behe的思路是，既然12种因子缺一不可，这就意味着在进化过程中必须同时具有这些因素，否则生物就没有止血功能，根本不可能存活。这就叫“不可约减的复杂性”。这种复杂性决定了凝血过程是一个“全或无”的零一态，要么全有，要么全无，不可能有什么中间过渡状态。这用进化论根本就不可解释。如上所述，生物进化乃是一个积累下来的渐变，要靠进化一步获得12个凝血因子，其总概率等于各个因子单独出现的概率的乘积，简直就小到可以忽略不计。
其实血凝过程并不是机体内绝无仅有的特例，类似机制在机体内是普遍现象。似乎可以说，所有的在实验室可以一步完成的有机化学反应，搬到生物体内去都被拆成了许多步骤，其中每一步都需要蛋白质作的酶来催化，有的还需要小分子化合物作的辅酶。只要省略了一步，或少了一个因子，那全套化学反应立刻就要中断，著名的三羧酸循环就是个例子。
三羧酸循环如今是中学生物教材的必修内容，但不是所有学过它的人都明白那涵义。人体是靠燃烧葡萄糖或脂肪或蛋白质来获得能量的，那“锅炉”就是三羧酸循环。如果读者用古歌搜索“三羧酸循环”字样，立刻就能看到各种图示，再迟钝的同志也能发现它的设计无比巧妙，哪怕是聪明的有机化学家也未必能设计出这种聪明的流程来。即使能设计出来，他也没本事找到所需的非蛋白催化剂，而没有催化剂，你就是设计出那反应来也未必能进行之。
如今就连小学生也知道，葡萄糖氧化后变成了二氧化碳和水。人体之所以需要氧气，呼出二氧化碳，还要时时上厕所排水，就是因为需要这个反应来为人体供能。从本质来说，这和在体外燃烧葡萄糖毫无二致。动物所谓呼吸作用，就是靠燃烧高分子化合物来为自己供能。它和发电厂的区别，只在于机体把燃烧的简单反应拆成了许多步骤。
为什么机体要把一个反应拆成许多步骤呢？这里面透出来的设计的聪明当真是一言难尽。慢说体内不允许你点火燃烧什么东西，就是允许，一次性燃烧放出来的热能根本就不可能被储存起来，拿到别的地方去运用。为了解决这难题，机体以多步反应来一点点地降解葡萄糖，把其中化学键里储存的能量一步步转移到一种小分子中（亦即所谓ATP，也就是70年代在国内医院里风行一时的“补药”），在需要的时间和需要的场所就把ATP里储藏的化学能放出来使用。用大白话来说，ATP是体内通用的“货币”。
打个比方：生物体内也有个“发电厂”，靠燃烧葡萄糖或其他高分子化合物发“电”，发出来的“电”给存在可以流动的“蓄电池”里。这些流动蓄电池充完电后，再被送到需要的地方去“放电”。放完了电的蓄电池又送回发电厂去充电。如此循环往复，什么都不会被浪费了。作为一种热机，机体的能量转化效率令一切人为设计望尘莫及。而这无比复杂的流程，少了一步都不行。
无怪乎原来是进化论忠实信徒的Behe教授在掌握了充分生物化学知识后，要对进化论心生疑问。除了血凝过程之外，他还提出了三个质疑，眼睛的进化，细菌鞭毛的形成，以及免疫系统的分工，将在下文介绍。
1996年，Behe教授出版了《达尔文的黑盒子》一书，把上述观点兜出来，说他并不反对进化论，进化确实是物种产生的重要机制，但进化论不是完备的理论，无从解释生物的“不可约简的复杂性”，能解释这现象的只有“智能设计”（当然是出自上帝无形的手）。他还要求学校在讲授进化论同时讲授他的“智能设计”理论。
【未完待续】
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