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生物学里面的很多现象大概都可以用概率和时间历史来理解和解释

已有 3583 次阅读 2013-4-2 23:35 |个人分类:思想观念随想|系统分类:观点评述| 历史, 进化, 生物学, 时间

       我以前对理论物理很感兴趣,尤其是宏观的宇宙和微观的量子力学(不知道这么说是否基本概念就不对?),当然只是作为外行而言纯粹是当作类似于小说一样来欣赏。闲暇时曾经看过一些科普性质的量子物理发展历史的书和网上的随笔,对于量子力学用概率来解释一些基本物理现象觉得很有意思,从我一个外行人的角度来说感觉挺有道理。我自己的工作经历主要和生物学及信息技术有关,几乎和量子力学没有任何关联,唯一勉强沾边的是大学曾经学过一门课叫做物质结构(也叫结构化学),里面涉及到一些基本的量子力学概念,但也仅仅是介绍性的,充其量也就是用行列式来粗略计算一些简单原子和分子的能级之类的东西。虽然我大学的线性代数和概率论学得很差,但却不影响我对用概率来解释一些客观现象的认同,包括一些生物学现象,比如突变和进化。

       第一次接触到用概率解释生物的突变和进化大概是在1996-1997年,那时我刚上研究生,每天要上生物化学和分子生物学的理论课。有一节课是一个当时做基因组很有名的人讲,他说,DNA突变是随机发生的,在生物历史上可能很多突变其实都发生了,但是由于环境等因素的自然选择,使得那些带有不适应生存环境的突变(“坏”突变)的生物个体被淘汰,而那些带有适应生存环境的突变(“好”突变)的生物个体则生存下来,因此从最后的结果来看,就是自然界选择了那些带有“好”突变的“优秀”个体。从种群和生物界的长期发展历史来看,也就是种群里最后越来越多的是带有“好”突变的个体,也就是种群看起来似乎进化了。从这个角度说,所谓进化可以理解为就是适应环境。当然,如果环境变化太大,使得整个种群里带有适应新环境的“好”突变的个体数量太少甚至没有,则有可能造成整个种群的数量越来越少甚至最终灭绝。

       进化其实是一个和观察时间很有关系的现象。普通的物种,比如人类和日常所见的动植物等,种群中单个个体的寿命是“很长”的,作为观察者(研究者)的人要去研究一个物种的进化是很困难的,因为观察者在其有效研究时限内收集不到足够多代和足够多数量的物种个体(突变)的历史变化(进化或淘汰)数据,因此也就难以通过严谨的科研手段去证实进化真的是环境和随机概率相互作用的的结果,至少人类的进化不能被人类自己通过科研手段来证实。但是,有很多微生物的寿命很短,它们在一天、一个小时内甚至更短的时间内就可以繁殖一代,因此一年的时间可以观察到几百甚至成千上万代个体的变化(进化)历史,并且观察者可以通过各种研究手段来人为地产生各种突变,进而可以有意识地观察到自己感兴趣的突变和特定环境的相互作用关系。如果有外星生物寿命是几万年甚至几亿年,那么我们人类对于它们来说就是快速进化的短命微生物,它们可以很容易知道人类这种微生物种群的变化(进化)历史。

       到这里,自然会提出另外一个有趣的问题:如果我们每个人的寿命都很长(比如几万年),那么5万岁的张三是否还是和1岁/10岁/20岁/70岁的张三从外表到体内都差不多呢?我相信5万岁的张三长成任何我们能够想象的样子都不奇怪,也许象只猴子,也许象条蛇,也许象棵向日葵,也许象个巨大的星球,也许根本就变成了没有三维实体的物质或能量,......。我们的寿命太短了,导致我们的身体(原子,分子,组织,器官,肢体)来不及产生足够的变化就已经因为死亡而停止了变化(也就停止了和环境的相互作用)。从小里来说,也许我们每个人都有某种疾病或者异能,只是由于我们的寿命太短使得直到我们死亡时这种疾病或异能还没有完全发展或表现出来。

       为生计工作之余我有时会放任自己的思想去瞎想,但是以前一直很懒没有记录下来,现在很想变得稍微勤快一点记录下自己的一些瞎想。除了看小说和影视片,自由遐想有时更让人身心愉快和放松。



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