人们很容易认为自然选择是无所不能的。正如达尔文所说:“自然选择每天,甚至每小时都要仔细检查每一个变化,哪怕是最微小的变化。拒绝不好的变化,保留并积累所有好的变化。”那么最终结果是什么呢?随着时间的推移,一个种群的适应性会变得越来越强。如果有足够的时间,自然选择会不会构建出理想的有机体,将其优化设计以便满足其环境的需求?
如果自然选择像工程师一样,从一张白纸和无限的材料着手,预先设计蓝图以产生可能的最佳结构,那么结果可能确实是完美的。但是这个类比并不能很好地说明自然选择是如何起作用的。正如诺贝尔奖得主弗朗索瓦·雅各布(François Jacob)在1977年所提出的那样,将自然选择比喻成一个修补匠更为贴切,因为修补匠“赋予材料意想不到的功能,以产生新的物体,他可以用一个旧的自行车轮子制作轮盘,可以用一把破椅子制作收音机的机壳”。正是这样,雅各布说:“进化并不是从零开始创造新奇事物,它是在现存事物的基础上,要么改造一个系统,赋予它新的功能,要么将几个系统结合起来,生成一个更复杂的系统。”
自然选择所能产生的只是现有材料的功能,其结果是,面临相同环境,挑战的两个物种可能会以不同的方式适应环境。以企鹅和海豚为例,它们都是行动敏捷的海洋生物,其祖先都生活在陆地上。尽管它们有着相似的生活方式,可以追逐跑得快的猎物,但它们追逐的方式不同。大多数快速游动的海洋捕食者都是靠有力地摆动尾巴来推动自己,海豚也不例外。但是企鹅不同,它其实是在水中飞行,它在水中的快速行动是靠翅膀推动的。
为什么企鹅没有像其他海洋生物一样进化出强有力的用于游泳的尾巴呢?答案很简单——鸟类没有尾巴,它们确实有尾羽,但尾羽下面没有骨头。自然选择这个修补匠,可以说是巧妇难为无米之炊,因为企鹅没有尾巴可以进化为推动力的来源。然而,企鹅的祖先确实有翅膀,已经非常适合在空中飞行,不需要太多的进化就能使这些翅膀适应在不同介质中的运动。
有时自然选择是有限的,结果远非完美。以史蒂芬·杰伊·古尔德提出的著名的熊猫的拇指为例。因为进化后的腕骨不尽如人意,熊猫的拇指在灵活性和抓握能力方面受到限制。但是它却能够帮助熊猫抓握住赖以生存的竹茎,仍然完成了任务。
天鹅又长又灵活的脖子是由25块椎骨构成的。薄片龙是一种来自恐龙时代的巨大的海洋爬行动物,它柔韧的脖子跟身体一样长,有72块椎骨,在脖子的长度上可谓达到了极致。而可怜的长颈鹿,约2米长的脖子上只有7块较长的椎骨。如果有更多的骨头,长颈鹿会不会更优雅、更好地穿行于树枝间,到达枝叶繁茂的地方呢?很可能会这样,但是自然选择没有这些材料。由于某些原因,哺乳动物几乎都被限制有7块颈椎,不多也不少。为什么会这样呢?没有人知道确切的答案,有些人认为颈椎数量与儿童期癌症有关。不管什么原因,自然选择没有必要的材料,不能增加长颈鹿脖子上的椎骨数量。所以它只能退而求其次,将单个椎骨的长度增加到接近30厘米。
自然选择功能更像是一个修补匠而不是工程师,从这一认识中我们可以得到一些启示。我们不应该期望自然选择达到最优,它只是完成任务,走最简单、最容易到达的路线。由此可以推断,人类并不完美,只是自然选择将四足猿变成大脑袋的两足动物,产生了人类。如果我们没有进化,那么来自其他祖先的某一物种,最终也可能进化出超智力。但是因为从不同的祖先进化而来,它们可能长得和我们不太像了。