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生物与演化 · 1/10

自然选择Natural Selection

能遗传的差异影响留下后代的多少,群体便能在没有设计者的情况下形成适应

一场干旱让原本不起眼的喙形差异,改变了鸟群的命运。格兰特夫妇及其团队的长期研究,记录了1977年加拉帕戈斯群岛达夫尼大岛上的这场变化。雨迟迟不来,容易啄食的小而软的种子逐渐耗尽,剩下的种子更大、更硬。喙较深的中地雀更容易咬开这些种子,也更容易活下来。研究人员此前给鸟戴过脚环、量过喙,因此能认出幸存者。干旱过后,鸟群的平均喙深增加,随后出生的后代也带着这种变化。没有谁教鸟把喙长深;原有的差异经过了一场饥荒。

为什么成立

能留下更多后代的差异,会在群体中增多

抗生素接触一群细菌时,原先就有的耐药差异能改变谁留下后代。敏感细菌受到抑制,耐药细菌继续繁殖,后者便在后续世代中占得更多。个体之间可遗传的差异,若造成后代数量的差异,就会改变群体组成。这就是自然选择。

变异、遗传和繁殖差异必须接上

变异提供不同版本,遗传让版本传下去,环境使这些版本留下不同数量的后代。变异来自突变、基因重组等来源;它的出现不会按生物眼下的需要定向安排。选择则有方向:在当时的环境里,有些差异能增加繁殖贡献。活得久只有在帮助留下后代时,才构成这种优势。

后代数量会把微小差异累积起来

在无性繁殖、两类差异稳定遗传的简化情形中,设第一类原占比例为 ,两类平均留下的后代数为 和 ,下一代第一类的比例为:

白话说,就是看第一类贡献的后代占全部后代多少。若两类各占一半,前者平均留下两个后代,后者留下一个,下一代前者便占三分之二。这样的差异持续多代,就能积累出复杂的适应。每一代只受眼前环境筛选,无需有人预先画出最终成品。

出处

自然选择来自演化生物学。达尔文和华莱士独立提出这一解释,1858年共同发表相关论述;达尔文在1859年的《物种起源》中系统展开。格兰特夫妇对加拉帕戈斯地雀的长期追踪,是野外直接观察可遗传性状受到选择的著名证据。

换个领域看

技术

天线靠筛选长成

2006年,美国航空航天局的ST5任务把演化算法生成的天线送入太空。算法生成不同形状,按通信性能评分,让高分方案产生带有变化的新版本,再反复筛选。工程师设定目标,却无需逐笔画出最终形状。这是人为组织的选择:差异能传给新版本,评分决定哪些版本获得更多复制机会。

商业

门店复制了什么

一家面包连锁店让不同门店试卖不同组合。若总部按每平方米利润分配扩店资金,新店又照搬获选门店的菜单与流程,高利润组合就会占据更多门店。差异来自试卖,遗传来自复制,扩张充当繁殖。只奖励店长却不复制做法,这条链就断了;能胜出的做法由实际拨款标准决定。

日常生活

菜谱为何传下来

家庭群里流传着几种炖肉做法。有的步骤多,有的只需一口锅;家人做过以后,把顺手的版本转给朋友,转发时又删掉费事的步骤。只要这些改动保留在后续转发里,更容易被照做和推荐的版本就会增多。这里传下去的是做法,复制靠传播;传播广说明它容易被选中,营养高低则由食材和吃法决定。

遇事时问自己

  1. 眼前有哪些不同版本,它们的差异从哪里来?
  2. 哪些差异能传给下一代、下一家门店或下一次复制?
  3. 环境实际让哪些版本留下更多后代或获得更多复制机会?
  4. 胜出的特征究竟帮助了复制,还是恰好与真正有用的特征绑在一起?
  5. 我希望得到的结果,与系统实际筛选的结果一致吗?

边界与误用

缺少可传递的差异或差异繁殖,就不能用自然选择解释变化。一个人练习后进步,靠的是学习;随机灾难改变群体比例,靠的是偶然抽样。企业、菜谱和算法只有接上“产生差异—保留差异—差异复制”的链条,才适合借用这个模型;人为评分属于人工选择。最常见的误用,是把“胜出”说成全面优秀:选择增加的是当时环境中的繁殖贡献,善良、幸福和长期价值各有自己的标准。今天有利的性状,环境变了也会付出代价。

练一练

一家客服公司有四套话术。每月,平均通话时间最短的团队获得更多新业务,新组建的团队沿用它的话术,并在使用中修改。几个月后,快速结束通话的句式越来越常见,但客户反复来电的比例也在上升。

如果分配业务的规则不变,接下来哪种变化最可能发生?

一家投资平台要缩减产品数量,从二十只规模、费率相近的指数基金中抽签下架十只。抽签不参考收益,过去三年的收益也没有明显差别。下架后,一篇文章称,留下的基金经过了市场淘汰,因此更值得长期持有。

对这篇文章的判断,哪一种最站得住?

小区草坪里有两类同种杂草,开花高度的差异能遗传。园丁每周割草,高花茎常在结籽前被剪掉,低花茎则能留下更多种子。两类植株的寿命相近,来年杂草主要来自这片草坪上一年的种子。

如果割草方式持续多年,接下来哪种变化最可能发生?