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错的不是达尔文（上）
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我的译作《为什么要相信达尔文》已经上市两月有余了，也得到了些许的关注，心下甚慰。当然，也有进化论的怀疑者和反对者不断提出针对进化论或针对达尔文的质疑。我并没有英文版原作者Jerry的耐心与坚毅，所以并未一一回应。特别是对一些明显不了解进化论的观点，实在是没必要多费口舌。
然而，我愿意专门写此博文来回应lefeng的质疑。虽然我并不了解这位朋友，但从他在我博客上的留言以及他自己的博文可以看出，lefeng至少受过良好的教育，有逻辑的头脑和一定的知识基础。所以，我很乐意应他要求，“指出下面文章之中的错误之处”：http://space.biox.cn/21104/viewspace-67568.html
首先，在回应这篇文章之前，我先要回答lefeng曾问过的另一个问题：我的专业是什么。当时我随口答为生物学，这也的确是我目前工作所在的专业领域。但看了lefeng的文章，我意识到专业问题的“重要性”：他实际上是在质疑生物学研究人员在思维上的严谨性和深入性。他还在文中写到“学习过控制论以后”云云，我猜lefeng当是学工程一类专业出身的。我不得不说，其实我跟lefeng还算是同门。只不过，我的专业背景比大多数人要复杂一些。
从小学三年级开始我就参加了数学奥校，一直到初三，高中又转学物理奥校。这些经历为我打下了坚实的数理基础，应了那句话“数学是科学之母，物理是科学之父”。本科我学的是自动化，一个工程与计算机的综合学科，了解了控制论的皮毛。博士我才转到生物专业，算是半路出家。
我所从事的研究方向是结构生物学，在原子层次揭示蛋白质和核酸等生物大分子及其复合物的功能与机制，是生物化学与生物物理学相结合的一个学科。虽然有人可能因此质疑我对进化论的认识水平，但如果你学习过现代生物学的任何一个专业方向就会发现，“进化”是任何一个生物学门类都无法回避的本质问题之一。或许我在进化论方面的认识不够高深，但我所具有的基础认识已经足够回应那些并不了解进化论的人所提出的质疑了。
书归正传，lefeng的原文我不在这里过多赘述了，也不作总结了，因为本文将对其观点逐条予以反驳。而之所以lefeng会在思考之后得出错误的结论，主要有三方面的原因：一、贯穿全文的“智能”一词被不断偷换概念从而滥用；二、误读了“控制论”的内涵，混淆了“控制系统”与“智能控制系统”的概念；三、并不了解完整的进化论理论；四、不了解近年来生物学及其它相关科学大跨步前进之后所给出的全新的、更为丰富的进化论证据。
关于后两点，我相信《为什么要相信达尔文》能给你很大的帮助。这本书的英文原版也是出版于2009年，因而包含了众多最新的科研证据。同时，这本书并没有因为自己是一本科普书籍而忽略进化论的一些次要方面，反而是面面俱到地介绍了进化论很多不为普通人所知的理论层面。我敢说，即便是一位生物学科班身的人，只要你不是从事进化生物学的专业研究，就一定会在这本书中发现你所不知道的知识。
好了，广告打完，下面逐一回应lefeng的观点。
lefeng：1.只有具有“相当高”智能的控制系统，才能实现生命所体现的种种功能，而且这种智能可能是在“非显性”层面上的，是生物本身“意识不到”的。
驳：首先，控制系统并不一定就需要智能。lefeng看到了生命活动中所呈现的精妙的调节现象，就认为这背后就一定要有智能的存在。这种推论在逻辑上是不通的，既无因，亦无果。《为什么要相信达尔文》中也对类似的观点进行了反驳。我只能说，这种对“智能”的认识仍停留在“智能空调”那个“智能”的层面上。人们一般认为的“智能”是什么？通常是能“自动”做到某件事情就叫“智能”。然而学过工程的人都应该知道，“自动”并不需要智能，而往往只是收敛函数的体现罢了。
一般人听到“控制论”，一定以为这是讲计算机编程与人工智能的理论。我在进入自动化系之前也正是这样认为的。但直到上了“控制论”这门课才发现，这其实是一门数学课。它研究的是各种系统的数学模型，通过高等数学来研究控制系统在接受输入时会得到什么样的输出结果。这种输入与输出之间的关系通过数学函数来描述，完全与“智能”无关。
还以空调为例，如果房间内的温度超过设定温度，制冷机就开始工作，令室内温度下降。但温度降到一个设定值的时候，制冷机就会停止工作。这就是“自动”。也许今天在超市里贩卖的“智能空调”的确是通过编程来实现相关控制的，特别是那些具有变频功能的空调。但以前的老式空调可没这么高级的电子系统，不过是通过一个负反馈电路来实现温度控制的。一个负反馈电路算是有智能吗？如果算的话，这智能的定义也太宽泛了，图灵大概要气得从墓里爬出来了。
实际上，在生物体内，很多看似精妙的生物学功能，其实也是类似负反馈调节电路一样简单的控制系统。比如我博士期间的研究课题之一是在核酸代谢途径中的一种酶，称为deoxycytidylate deaminase，即脱氧胞嘧啶核苷酸脱氨基酶，缩写为dCD。姑且不去管这拗口的名字，只看看它的功能。它催化dCMP转化为dUMP，而作为原料的dCMP本身可以在别的酶作用下生成dCTP，而作为产品的dUMP则可以用于生成dTTP。dCTP和dTTP均是我们基因DNA的组成材料。
很复杂，是吧，但在生物体内的实际情况却更复杂。由于dCTP和dTTP都是DNA合成所需要的原料，所以两者在细胞内要维持在一个合适的浓度范围之内。太多或太少都会影响DNA的合成，从而对细胞有害（所以别再吃什么XX核酸了，对身体没好处）。而dCD这个酶由于能把dCMP转化为dUMP，也就是说能把dCTP的合成原料转化为dTTP的合成原料，因而成为这两者之间的一个单向调节阀。
只能单向调节的控制系统在生活中很常见，比如暖气只能加温，而我们刚讨论过的空调则只能让温度降低——除了现在的变频空调。问题是，空调有温度传感器，可以知道温度太低了，不用制冷了，或者温度太高了，需要制冷。酶又有什么呢？实际上，dCD这个酶不但是受控的，而且相当之精妙。
dCD本身是一个蛋白质，并没什么奇特的。但单个dCD分子并不稳定，而要以二聚体的形式存在。二聚体的dCD虽然稳定，却没有催化能力，也就是说，没有活性。dCD的催化功能要通过三个二聚体组成六聚体时才能实现。也就是说，控制了dCD二聚体形成六聚体的聚合与解聚，就能控制这个酶催化功能的开与关。
事实上，dCD二聚体到六聚体的聚合与解聚的确受控，而且控制这两个动作的两种小分子不是别的，恰恰就是dCTP与dTTP。当细胞中dCTP浓度上升时，dCTP就会与dCD二聚体结合，使之发生形变，从而能够形成六聚体，开始催化，消耗dCMP，阻止dCTP的进一步增多。反过来，当dTTP在细胞中变多时，dTTP与dCD六聚体可以结合，使之形变后，无法维持六聚体的稳定，解聚成为二聚体，从而停止催化，不再生成dUMP，阻止dTTP的进一步增多。
看，如果画成流程图的话，这是一个很简单控制系统。原料端的堆积会开启这个“单向转换阀”，而产品端的堆积则会关闭它。而这个系统只通过一种蛋白质就实现了。你能说这个蛋白质有“智能”吗？算了，还是让图灵他老人家好好安息吧。
以上只是一个小例子，只涉及了一种蛋白质。而生命体中还有其它更为庞大，更为精妙的控制系统。那背后没有什么“智能”，不过是化学反应或物理机制罢了。特别是像凝血体系这种涉及多种蛋白，体现了信号的多级放大和多级纠错。这些不是lefeng所说“智能控制系统的许多特性”，而不过只是一般“控制系统”的特性罢了。一个足够复杂的系统，比如像凝血体系这样超级复杂的化学反应，完全有可能带有这些特性。
的确，如lefeng所说，“换一种思路”是个不错的选择。事实上，已经有人在做这方面的研究，用电子电路，乃至控制论的观点来研究生物学中的生化反应体系，并且已经小有所成。在对MAPK，MAPKK，MAPKKK等蛋白组成的反应通路的研究中，有人成功地建立了近似于三极管的电路模型，把这一系列蛋白所参与的反应解释为对某一生化信号的放大。或许终有一天，细胞乃至生命个体的所有生命活动都可以建立电子的、物理的、甚至数学的模型。
然而，这种可建模的精妙性与复杂性并非是进化论所解释不了的。具体可以参见《为什么要相信达尔文》一书所给出的例子。本文在后面也会讲到一两个这方面的例子。断然认为“进化做不到什么”是纯粹的主观臆断，恰恰缺乏从事实到理论的严密逻辑推导，反而以日常感受代之。科学早已告诉我们，日常感受只能用在日常生活中，不能用在科学研究中。更何况，我们的日常感受是基于经验的，往往受到感官的欺骗从而产生错觉，比如“重的物体下落更快”。这个问题就不多说了，否则就离题太远了。
lefeng：2.达尔文的进化论陷入了机械论的外因论，完全忽视了内因的作用，完全忽视生物智能控制系统的存在和作用。比如鸵鸟腿部肌肉的增长，不是天经地义的，而是智能控制系统起作用的结果。
驳：首先，我们要承认，达尔文的《物种起源》的确在“环境因素”与“生物进化结果”之间缺失了一环。也就是lefeng所强调的“内因”。但在那个还不知道DNA为何物的时代，对于这个内因的认识是不可能的。相反的，在缺乏认识这个问题的条件基础的情况下，达尔文仍旧能得到正确的理论体系，恰恰体现了他的思想在哲学层面所达到的不同凡响的高度。
至于这个“内因”是什么，以我的水平，不敢给出一个科学严谨的定义。但可以肯定的是，与生殖密切相关的基因，以及基因在生命个体生长过程中的表达，才是这个内因所在。从这个角度上说，达尔文已经看到了生殖，应该说是已经看到了内因起作用的方式之一。当然，也还有其它众多生物学因素掺杂其中。然而，它肯定不会是lefeng所说的“生物智能控制系统的存在和作用”，因为这个“内因”在今天的生物学中已经研究得十分清楚了，与智能无关，只不过由于通常不表述为“内因”，所以难以给出定义罢了。关于这个内因的具体形式，下文反驳关于突变的问题时再给予详述。
关于鸵鸟的问题，lefeng引用达尔文的话由于没有使用引号而存在歧义。如果“这就是著名的用进废退理论”是达尔文的话的一部分，那达尔文并没有说错。因为“用进废退”理论本身就不是正确的，达尔文提出的进化论恰恰站在它的对立面上。腿用得多，腿的肌肉会增长，这是对的。但翅膀用得少并不会导致它变小，至少不会像腿变粗那样显著变小。而且最重要的在于，这种由于使用而导致的变化不会直接体现在它们的后代身上。换言之，即便爸爸是健美冠军，如果儿子不喜欢任何体育运动，也不会自然而然就有一身健美运动员似的夸张肌肉。
而就肌肉增长这个问题本身而言，这的确是个复杂的生化过程，但并不需要智能，相反，可以说是不受智能的影响。否则的话，对于那些极度渴望获得肌肉的健美运动员来说，他们大可不必去做什么锻炼了，只消每日坐在那里冥想就好了。当然，如果以lefeng的标准来看，我此处所指为“显性的”智能，而肌肉生长的过程是受“非显性”智能控制的。但正如我在前一个问题的反驳中已经指出的，所谓“非显性”的智能控制，不过就是控制系统本身的固有数学特性罢了。称之为“智能”，完全是对控制论的误读。
退一步讲，即便承认“非显性智能”这回事，lefeng在这里的讨论也站不住脚，因为他略去了“非显性”这一定语，从而完成了一次概念偷换。非显性的智能是没有主动性的，它只能对某种外界条件（即函数的输入）给出既定的反应（即函数的输出），所以没可能“为了”适应某一情况而“主动”做出相应的调整。但lefeng在这里直接谈论“智能”，意即是智能控制系统“指令”肌肉去增长的，从而对进化产生了导向性的影响。这种偷换赋予了本不存在的“智能”以本不存在的功用。
（未完待续）
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