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人造病毒

书籍名:《性别的历史》    作者:Matt Ridley



关于寄生物和寄主被禁锢在进化军备竞赛中这一说法,有一个意外的证据来源:电脑的内部结构。在20世纪80年代末期,进化生物学家开始关注在电脑高手中出现的一门新学科——人造生命。它是一种计算机程序,可以模拟真实生命的复制、竞争和选择的过程。从某种意义而言,它们可以证明生命是一种信息的集合形式,也可以证明复杂性可能来自无目的的竞争或随机的设计。

如果说生命是由信息组成的,而生命又布满了微小寄生物,那么我们应该可以推出,信息也会受到寄生物的干扰。当计算机的历史开始书写时,第一个可以被称为人造生命的编程只有200行的程序。该程序由加州理工学院一位叫作弗莱德·科恩(Fred  Cohen)的研究生于1983年完成。这个程序是一种“病毒”,它可以复制自己,迂回进入其他程序。这与真实病毒复制自己并进入其他寄主体内的方式是一样的。从此,电脑病毒成了一个全球性的问题。看起来好像寄生物在任何生命体系中都是不可避免的。

但科恩的病毒以及之后的病毒都是人造的。特拉华大学的生物学家托马斯·雷(Thomas  Ray)对人造生命很感兴趣,他首次使计算机病毒可以自动出现。同时他设计了一套名为蒂拉(TIERRA)的系统,其中包含一种竞争程序,可以不断地由突变引发的细微错误填补,程序以牺牲其他程序为代价从而壮大自己。

这个程序的效果相当惊人。在蒂拉(TIERRA)系统中,程序开始进化出自身的缩短版,79个指令长的程序开始取代原始的80个指令长的程序,而后突然出现了只有45个指令长的程序。他们所需的编码有一半是从较长程序中借来的。这些是真正的寄生物。不久某些程序就对这些寄生物产生了雷所说的免疫力,通过隐藏一部分字节保护自己。但是寄生物并没有被击败。在困境中,突变的寄生物出现了,它可以找到隐藏的字节。

由此进化军备竞赛也逐渐白热化。雷使用电脑时,也会不时地偶遇自主出现的超级寄生物,有的擅长社交,有的擅长欺诈,这一切都源于可笑、简单的进化系统。他发现寄主—寄生物军备竞赛是最基本、最不可避免的进化结果之一。

军备竞赛的比喻还是有缺陷的。在真实的军备竞赛中,过时的武器是不会有翻身机会的。弓箭的时代一去不复返。在寄生物和寄主的竞争中,正是旧武器才最具有杀伤力,因为对手已经忘却了对付过时武器的方法。因此“红色皇后”可能不是停留在原地,而是回到了出发的地点,如同受惩罚的西西弗斯,不停地把石头运上山,但石头总会再次滚落下来。

动物有三种方式防御寄生物。第一种方法就是快速成长、分裂,从而远离寄生物的侵害,这种方式在植物种植方面应用广泛,比如,植物的尖端迅速成长,聚集了植物体内所有的能量,一般还没有受到寄生物的侵袭。一种较为新颖的理论认为,精子非常小,这样就没有空间携带细菌,从而就不会影响卵子。人类的胚胎在受精后迅速进行细胞分裂,也许是为了把病毒和细菌隔离。第二种防御手段就是性,它的作用比较迅速。第三层防御是免疫系统,这是爬行动物的特性。植物、昆虫和两栖动物有另一种方式:化学抵御。它们制造出一种化学物质,可以毒死害虫。其中一些种类的害虫在进化中破解了这种毒液,军备式的竞赛再一次开始。

抗生素是从真菌中提炼出来的一种消灭细菌的化学物质。但是当人类开始广泛使用抗生素后却发现,细菌发展演变出了抵抗抗生素的能力,病原菌中对抗生素的抵抗能力有两个惊人之处:第一,这种抵御基因似乎可以由一个物种转移到另一个,从无害的肠道细菌到病原菌,这种传递方式与性转换基因的方式相近。第二,很多微小细菌的染色体已经具有这种抵御病毒的基因,唯一需要的是开发出一道可以开启此功能的机关。细菌和真菌的军备竞赛,使许多细菌具备了抵御抗生素的能力,若细菌进入了人类的肠道,那么它们就不再需要这种能力了。

相对于寄主而言,寄生物的生命太短暂,因此寄生物会迅速地进化并适应新环境。仅仅10年间,艾滋病毒基因的改变相当于人类一千万年间的基因变化。对于细菌来说,一生的时间可能只有半小时;而人类每隔30年才会产生新的一代,所以人类是进化史上的“乌龟”。