1.6神经系统与额外的复杂性

本章论述了一些生物在基因之外获得复杂性的方法。

动物的竞争力很大程度上取决于动物对外界刺激的反应。如果动物具有足够丰富、灵活的生存策略，那么它生存下来的可能性也会大很多。但是动物的基因组大小是有限制的，如果动物想用基因来控制自己的每一种生存策略，就需要耗费很多基因。为了让有限的基因组可以控制尽可能丰富、灵活的生存策略，动物进化出了神经系统。

神经系统是进化史上一种伟大的发明。它具有从外界吸取信息的能力，可以让动物自行从环境中学习信息来丰富自己的行为。另外，子女可以向父母学习知识，所以父母的信息可以储存在子代的脑中，子代的信息又可以传给孙代。这样，上一代传给下一代的信息就不仅限于基因组了。把这种机制运用到登峰造极的生物是人类，但是有些其他的生物也有这种本领。老鼠就可以通过很多机制来学习什么食物是可以吃的。

老鼠早在还未出生的时候，就已经开始学习什么食物可以吃了。胎鼠可以在母鼠体内通过胎盘血的气味来得知母老鼠所吃食物的气味，并且记住这些气味。等到胎鼠长大，就会更偏好带有这种气味的食物。

小老鼠在哺乳期的时候，母老鼠所吃食物的气味会反映在乳汁的味道里。老鼠也会记住这些气味，更喜欢吃有这种气味的食物。

老鼠在第一次出洞觅食的时候，大老鼠会带着它一起走。它会向大老鼠学习各种食物的位置，获取方法，以及如何避免遇到危险，如何避开有毒的食物。

老鼠还会闻彼此的嘴与皮毛，以此来学习其他老鼠吃了什么东西。如果它们再闻到相同味道的食物，会更喜欢吃这些食物。

所以，当新的食物出现时，只要有一只老鼠吃了这种食物，所有的老鼠就都会很快学会吃这种食物。

在老鼠的生活中，最大的挑战之一就是如何判断哪种食物是可以吃的。人可以把各种各样的食物变成毒药，可以弄来各种颜色，气味，形状的毒药，可以把食物保存在各种难以搜寻的位置。如果没有非常强的寻食本领，老鼠如何能在人周围生存？如果把进化不仅仅定义为是基因的进化，也包括脑中存储信息的进化，是一切可以让动物对外界变化快速反应机制的进化，那么在所有偷吃的生物中，老鼠的进化速度是最快的。

在这些机制的帮助下，老鼠发现新食物的速度绝对会比大多数其它生物快。对老鼠来说，这是一些非常卓越的生存技巧。生物基因的数目是有限的，如果老鼠需要依靠基因来告诉它们每一种食物的好坏，基因就会背上非常重的负担。它就会陷入“穆勒的棘轮”窘境。而且食物总是在变化，食物变化的速度可能比老鼠进化的速度快。老鼠很显然选择了一个更加聪明的方法：它的基因并没有直接告诉它如何挑选食物，而是通过神经系统赋予了它从同伴那里学习如何挑选食物的能力。为了不让基因的复杂度不堪重负，老鼠通过这个巧妙的杠杆把复杂性从基因层面转移到了神经的层面。而且，通过它们的尝试，交流与学习，它们可以快速灵活地学会什么食物是可以吃的。老鼠的神经系统可以掌握非常巨大的复杂性。神经系统虽然需要很多基因才能搭建起来，但是这些代价是值得的。

神经系统并不是唯一一个有这种特性的系统，获得性免疫系统也可以掌握额外的复杂性。获得性免疫是高等动物用于克制病原体的法宝。病原体的进化速度比高等动物快，所以它们可以飞快地改变自己，让高等动物的免疫系统的无法对付它们。但是高等动物具有获得性免疫系统。它可以根据新出现病原体的表面抗原生产出针对性的抗体，以杀死病原体。这样，高等动物用一套相同的系统就可以处理许多种不同的病原体。如果让基因直接产生对付各种各样病原体的抗体，即使整个基因组都编码抗体基因也无法对付所有的病原体。获得性免疫系统用自己的信息处理能力为基因组省下了宝贵的复杂性资源。

人类的基因复杂性并不比线虫高多少，但是人类所能掌握的总复杂性很显然比线虫高得多。人类可以把信息保存在语言文字或者电子计算机中，这样更多的信息就可以积累并传递给下一代人。而且，通过逻辑，辩证法和科学方法等手段，人类可以让这些信息的进化与发展变得非常快速而且准确。

生物的进化虽然主要是基因的进化，但是在进化中涉及的信息却不只是基因的信息。在向更复杂的生物进化的过程中，由于Drake's law，基因本身的信息量很难提升，但是生物体携带的总信息量却因为像神经系统这样的杠杆而提升了。不管这信息量是由基因提供的，还是由神经系统或者免疫系统提供的，这信息量都可以提高生物的生存率。同时，神经系统和免疫系统可以在比进化短得多的时间内吸收大量信息。不管信息是在基因中还是神经系统、免疫系统中，它们对生物的生存来说是非常重要的。

当生物具备了像神经系统和免疫系统这样更先进的信息处理系统后，它就可以具备额外的复杂性。它行为与策略中所包含的信息量就有可能高于基因的信息量。这样，生物在发育中就相当于是进行了又一轮“进化”。它们基因的进化速度也许并不快，但是如果加上这一段“进化”，它们的进化速度就会远远超过简单的生物。之后我们会多次提到这种全方位的进化。为了方便起见，如果没有特别说明，我们所说的“进化”就是指的这种全方位的进化。

参考文献：

Galef Jr., B.G.: Social enhancement of food preferences in Norway Rats: a brief review. In: Heyes, C.M., Galef Jr., B.G. (eds.) Social learning in animals: the roots of culture, pp. 49–64. Academic Press, San Diego (1996)