第1章
直面拉什莫尔山

我不久前听了一场以无花果为主题的讲座，它并非植物学讲座，而是一场文学讲座。我们在文学中邂逅了众多无花果的意象：作为隐喻的无花果，相应观念不断流变的无花果，作为阴部象征的无花果以及作为遮羞布的无花果叶，作为一种侮辱的“无花果”，无花果的社会建构，D. H.劳伦斯关于如何在社会上吃无花果的论述 ，以及如何阅读“无花果”，或者在我看来毋宁说是如何阅读“作为文本的无花果”。演讲者最后总结如下。他让我们回忆《圣经·创世记》中夏娃引诱亚当偷吃智慧树（分别善恶树）之果的故事。他提醒我们，《圣经·创世记》并没有具体说明这是哪种果实。传统上，人们认为这是一个苹果。但演讲者怀疑这实际上是一颗无花果，他用这句俏皮话结束了他的演讲。

这类表达手法是某种文学思维所惯用的，但它在我看来却属陈词滥调，乏善可陈。演讲者显然知道，从来就没有伊甸园，也从来就没有什么分别善恶的智慧树。那么他到底想说什么呢？我猜想他有一种模糊的感觉，“不知何故”“在某种程度上”“在某种意义上”“如果要我说”，故事中的果子“应该”是一颗无花果才对。但也就到此为止了。这并不是说我们应该是拘泥字面含义或者葛擂硬式 的读者，但关于无花果，我们这位优雅的讲师显然遗漏了太多信息。无花果中隐藏着真实的悖论，也不乏真正的诗意，其精微玄妙足以用来磨炼探究的头脑，其奇观足以用来提升审美的心灵。在这本书中，我想讲述的正是一个关于无花果的真实故事。尽管无花果的故事是演化中最完满的复杂叙事之一，但这个故事也只是数百万个彰显同样的达尔文式原理和逻辑的故事中的一个而已。作为本书的中心隐喻，无花果树矗立在众多“不可能之山”中最高耸入云的那一座之上。但像这样险峻的山峰最好留到这次探险之旅的最后再加以征服。而在此之前，我们还有很多事情需要铺垫，有一个完整的生命构想需要加以发展和阐释，有一众谜题亟须解决，还有一干悖论亟待破除。

正如我所说，无花果的故事在最本质的层面上，和这个星球上其他生物的故事别无二致。尽管表面上的细节有所不同，但它们都是DNA（脱氧核糖核酸）的主旋律及其自我传播的数千万种方式的某种变奏而已。在这趟旅途中，我们将有机会观摩蜘蛛网，看看它们是以何等虽属无意，却又令人眼花缭乱的巧思织就，又是如何织就的。我们将重现翅膀和象鼻缓慢而渐进的演化历程。我们将看到，虽然眼睛的演化有时看来不可思议，但它实际上在整个动物界中曾至少40次，也可能是60次独立演化而来。我们的想象力将借助计算机程序，在一座巨大的博物馆中自在穿梭，馆中陈列的是无数曾经在这世上历经生死的生物，以及它们为数更多，却只存在于想象之中的表亲。我们将漫步在不可能之山的小径上，从远处欣赏它那如刀削斧凿般的悬崖峭壁，但又总不忘寻找山峰另一侧平缓的斜坡。我们将阐明“不可能之山”的喻义，以及除此之外的众多其他事物的含义。而在本书开头，我首先要澄清的是可见的自然设计的问题，其与真正的人类设计的关系，及其与偶然的关系。这就是第1章的主旨所在。

伦敦自然历史博物馆收藏了一批古怪的石头，它们看起来就像某种我们熟悉的事物：一只靴子、一只手、一个婴儿的头骨、一只鸭子、一条鱼等。它们是由那些怀疑这种相似性可能有不同寻常的意义的人送来的。但是普通的石头在经历了风吹雨打后，确会变成各种各样的形状，所以我们偶尔会发现一些石头形似一只靴子或一只鸭子，这不足为奇。博物馆所保存的，是那些人们在旅途中遇见的造型最为奇特的石头。人们会特意捡拾那样的石头，但在自然界，仍有成千上万的石头并未被收集，因为它们只是普通石头。博物馆中这些惟妙惟肖的藏品虽然看着有趣，但毫无意义。当我们自认为在云层或悬崖的轮廓中看到某张面孔，或某种动物的样子时，情况也是如此。这些相似之处不过是意外使然。

图1.1中崎岖的山坡轮廓让一些人联想到已故美国总统肯尼迪的侧脸。而一旦你被如此告知，你就会发现其与约翰·肯尼迪或罗伯特·肯尼迪确有那么一点相似之处。但有些人就是看不出来这一点，而且我们很容易确信这种相似只是偶然。可另一方面，你无法说服一个有正常判断力的人，让他相信南达科他州的拉什莫尔山 只是因为风化作用才恰好显现出华盛顿、杰斐逊、林肯和西奥多·罗斯福总统的样貌。我们根本无须被告知这些头像是故意雕刻的（在古茨恩·博格勒姆的指导下），即可做出这一判断。它们显然不是偶然生成，而是经过精心设计的。

拉什莫尔山与约翰·肯尼迪的风化像（或毛里求斯的圣皮埃尔山，以及其他类似的自然风化奇观）的区别在于：拉什莫尔山上的头像与真实人物的相似处之多，绝对不可能出自偶然。此外，从不同的角度看，这些面孔都是清晰可辨的。而只有从一个特定的角度，在特定的光线下看图1.1中的山坡，我们才会注意到它与肯尼迪总统侧脸的偶然相似点。是的，从某个特定位置看，一块石头可能因风化而形成鼻子的形状，也许还有几块石头碰巧拼凑出了嘴唇的形状。要产生这样一个适度的巧合，并不是什么难事，尤其是如果摄影师有多种角度可选择，而只有一个角度能看到这种相似性（还有一个事实，我在下文会提到，那就是人类的大脑似乎非常渴望看到人脸：它甚至会为此无中生有）。但拉什莫尔山是另一回事。山壁上四个头像的设计可谓清楚明确。一位雕刻家构思了它们，先把它们在纸上勾勒出来，然后实地进行细致的测量，并监督工人们使用气钻和炸药雕刻出四张人脸，每张脸高60英尺（1英尺约合0.3米）。天气因素未必不可能和巧妙放置的炸药起到同样的作用，但在所有可能的风化方式中，一座山形成四个特定人物的肖像的概率微乎其微。即使我们并不知道拉什莫尔山的历史，我们也会估计，意外风化产生四个头像的概率极低——就如同连扔硬币40次，每次都是正面朝上的概率一样。

我认为，偶然产生和经过设计之间的区别是显而易见的，即使在实际情况中未必如此，原则上却是必定如此。但在本章中，我将介绍第三类更难以区分的对象。我称它们为“仿设计物”（designoid，读作design-oid，而不是dezziggnoid）。仿设计物是生命体及其产物，其看起来如同经过设计，以至于有些人——唉，大多数人——认为它们就是经过设计的。这些人错了。但他们认为仿设计物不可能是偶然的结果，这种想法是没错的。仿设计物的出现并非偶然。事实上，它们由一个宏大的非随机过程塑造，正是这个过程创造出了一种近乎完美的设计错觉。

图1.2展示了一个活生生的例子。甲虫通常看起来并不像蚂蚁。因此，如果我看到一只甲虫长得几乎和蚂蚁一模一样——而且，它完全生活在蚁巢里——我就有理由怀疑这种巧合隐含了某种重要信息。图中上方的动物实际上是一种甲虫——它的近亲是普通甲虫或花园甲虫——但这种甲虫看起来像蚂蚁，走路也像蚂蚁，还和蚂蚁共同生活在蚁巢里。图中下方的则是一只真正的蚂蚁。就像现实主义雕像与其模特的相似并非偶然一样，这种现象需要一个解释，而不是归因于纯粹的偶然。什么样的解释呢？既然所有看起来酷似蚂蚁的甲虫都住在蚁巢里，或者至少与蚂蚁有密切的联系，那么会不会是蚂蚁身上的某种化学物质，或者蚂蚁身上的某种传染病，影响了这些甲虫，改变了它们的生长方式？并非如此。真正的解释——达尔文的自然选择——与这些无端猜测截然不同，我们将在后文对此加以探讨。目前，我们只要确信这种相似和其他“拟态”的例子不是偶然的就够了。它们要么是刻意设计出来的，要么是某些过程的结果，却和设计一样令人印象深刻。我们将再举一些动物拟态的例子，暂时不去解释这些惊人的相似度是如何产生的。

前述例子表明，如果甲虫开始以自己的躯体“模仿”另一种昆虫，它可以模仿得惟妙惟肖。现在我们再看看图1.3b中的生物，它似乎是一只白蚁；作为对比，图1.3a是一只真正的白蚁。图1.3b所示的昆虫不是白蚁，事实上，它也是一只甲虫。我承认我在昆虫世界里见过更好的拟态者，包括前述例子中模仿蚂蚁的甲虫。而这只甲虫有点奇怪。它的足似乎缺少适当的关节，就像扭曲的小气球。既然甲虫像任何其他昆虫一样，都有可以任其使用的关节足，你便觉得它应该能比这更好地模仿白蚁的关节足。那么，这个谜题的答案是什么呢？为什么这个拟态者看起来像一个充气的假虫子，而不像一个真正的、有关节足的昆虫？答案可以在图1.3c中看到，这是博物学迄今最令人震惊的景象之一。该图是模仿白蚁的甲虫的侧视图。这只甲虫真正的头部很小（你可以看到它的眼睛就在正常的关节触角附近），位于甲虫那细长的躯干或称胸部前方。躯干上有三对正常的、有关节的足，甲虫实际上是用这些足走路，而它的伪装把戏是用腹部完成的。其腹部向后呈拱形翘起，像一把遮阳伞一样悬挑并完全覆盖甲虫的头部、胸部和足部。至于整个“白蚁”部分，则是由（解剖学上）甲虫腹部的后半部构成的。“白蚁头”是甲虫腹部的末端。“白蚁足”和“触角”是腹部的一些摇摆赘生物。难怪这个作品的模仿质量不如前一幅图中那只模仿蚂蚁的甲虫“表亲”。顺便说一下，这种模仿白蚁的甲虫生活在白蚁的巢穴里，与图1.2中模仿蚂蚁的甲虫一样营寄生生活。虽然模仿白蚁的甲虫实现的相似度不如前者，但当你考虑到这两者所用的初始材料时，它似乎比前者取得了更令人印象深刻的雕琢成就。这是因为模仿蚂蚁的甲虫只是修改身体的每个部位，使其看起来像蚂蚁身体的相应部位而已。而模仿白蚁的甲虫却是通过改变自身一个完全不同的部分——腹部——以使其看起来像白蚁身体的所有部分来做到这一点的。

在这类动物“雕像师”中，我最中意的是叶海龙（图1.4）。它是一种鱼，确切地说是一种海马，它的身体被雕琢成海藻的形状。这为它提供了保护，因为它栖息于海藻中，这一身伪装让它在海藻丛中很难被天敌发现。从任何纯粹意义上说，它的拟态伪装都极为出色，绝不可能是偶然出现的。比起“肯尼迪轮廓崖”，它更接近拉什莫尔山。我对叶海龙拟态的肯定，部分是基于它在很多方面通过让自己貌似另一个不相干的事物而给我们留下的深刻印象，还有一部分则是基于一个事实：鱼类身上通常没有这种形状的突起。在这方面，叶海龙的灵巧雕琢技艺可与前例中甲虫对白蚁的模仿相提并论，远胜过模仿蚂蚁的甲虫的手段。

到目前为止，我们已讨论了一些如同现实主义雕塑般给我们留下深刻印象的对象，我们觉得这些对象不可能是偶然出现的，因为它们看起来太像其他某种对象了。叶海龙和模仿蚂蚁的甲虫都是仿设计物所造就的雕像：它们看起来就像是由艺术家精心设计，专为模仿其他事物而创作出来的。但雕像只是人类设计的一种物品。其他的人工制品之所以引起我们的重视，并不是因为它们貌似某物，而是因为它们针对某些目的毫无疑问是有用的。飞机对飞行有用，锅用来盛水时很有用，刀用来切东西时很有用。

如果你悬赏寻找那些天然锋利、能切割东西的石头，或者碰巧形状能盛水的石头，你可能会得到一些有效的替代品。燧石经常断裂，留下锋利的边缘，如果你在世界各地的采石场和碎石堆游荡一番，你肯定会发现一些合用的天然刀片。在石头可以风化形成的各种丰富形状中，有一些恰好包含了蓄水的凹陷。某些类型的水晶会自然在内部形成一个球形中空空间，虽然有些粗糙。当它被分成两半时，就会产生两个可用的杯子。这些石头甚至有一个名字：晶洞。我把一个晶洞当作镇纸放在桌上，要不是因为其内部坑坑洼洼，很难清洗，我肯定会用它来喝水。

我们很容易就能构想出某种效率的衡量标准，以证明天然容器的效率比人造的低。效率是收益除以成本而得到的某种度量。一个容器的收益可以用它能盛多少水来衡量，而成本则可以方便地用某种等效单位来衡量，即容器本身材料的用量。因此效率可以定义为一个容器能容纳的水的体积除以用来制造该容器的材料的体积。我桌子上的空心石头镇纸能容纳87.5毫升（立方厘米）水，石头本身的体积（我用阿基米德著名的“浴中发现”的方法测量）是130毫升，因此这口“锅”的效率约为0.673。这是一个非常低的效率，但并不奇怪，因为这块石头从来都不是被刻意设计成容纳水用的，它只是恰好能盛水。我还对一个葡萄酒杯做了同样的测量，其效率大约是3.5。我朋友的一个银质奶油罐效率更高。它能容纳250毫升水，而制造它的银只能置换20毫升水，因此它的效率高达12.5。

在这个标准上，并非所有人为设计的容器都是高效的。我的厨房橱柜里有一个“大罐”能装190毫升水，用掉的大理石却可置换400毫升水。因此，它的“效率”只有0.475，甚至比全无设计的空心石块还要低。这怎么可能呢？答案是显而易见的。这个大理石罐实际上是一个臼。它不是用来装液体的，而是一种和杵一起使用以研磨香料和其他食物的手动磨：杵是一根粗棍子，会带着很大的力量击打臼的内部。你不能把葡萄酒杯当臼用，因为它会在外力作用下破碎。当容器被设计成臼时，我们为盛水功能设计的效率度量方式就不适用了。我们应该设计一些其他计算收益/成本比的方式，其中的收益应考虑到其抗杵击打的强度。那么，天然的晶洞是否符合设计精良的臼的标准呢？它可能会通过强度测试，但如果你想用它来做臼，它粗糙不平的内面很快就会劣势尽显，这些裂缝会让放在晶洞里的谷物没法被杵磨碎。你必须通过纳入一些诸如内部曲率平滑度之类的指标来改善你对一个臼的效率的衡量。我的大理石臼是经过设计的，也可以从其他迹象中辨识：如它完美的圆形表面部分，还有它的优雅翻边和基座。

我们也可以构想出类似方法来衡量刀具的效率，我毫不怀疑，我们在采石场偶然捡到的自然剥落的燧石片，其效率不仅与谢菲尔德钢刀片相去甚远，而且与博物馆的石器时代晚期藏品中那些经过精雕细琢的燧石刀相比，也是大大不如。

自然中偶然形成的容器和刀具还在另一种意义上与它们的设计对等物相比而言是低效的。为了找到一个堪用的锋利燧石刀片，或者一个有用的不漏水的石质容器，我们必须检视大量无用的石头并将其丢弃。当我们测量一个容器所容纳的水，并除以容器材料中石头或黏土的体积时，也许在分母中加上那些被丢弃的石头或黏土的成本会更公平。而当我们在超市里随手将一个人造容器丢进购物车时，这一额外成本几可忽略不计。就经过雕刻的雕塑而言，丢弃碎片的成本虽然也存在，但很小。而在偶然产生的“天成之物”，例如石质容器或石刀的例子中，这种“丢弃成本”将是巨大的。大多数石头既不耐水蚀，也不锋利。如果一个生产工具器物的产业完全基于天成之物而非人工制品，那就会产生成堆的无用废品，低效将是沉重的负担。因此，设计比发现更高效。

现在让我们将注意力转向“仿设计物”——那些看似是被设计出来，但实际上是通过完全不同的过程组装起来的有生命物体——从仿设计的容器开始。猪笼草（图1.5）可以被看作另一种容器，但它有一个优雅的“经济比例”，即使达不到银罐的标准，也足以与我测量的葡萄酒杯媲美。从外表上看，它被设计得非常出色，不仅能蓄水，还能淹死昆虫并消化它们。用它可调制出一种微妙的香水，令昆虫无法抗拒。这种气味，加上诱人的颜色、图案，可将猎物引诱到这个容器的顶部。在那里，昆虫们发现自己身处一个陡峭的滑坡上，这种暗藏危险的滑溜溜的触感也不仅仅是偶然，容器壁上还有向下生出的长毛，很好地阻止了掉落的昆虫的垂死挣扎。当它们掉进这个罐子那黑洞洞的内部时（它们几乎总会如此），等待它们的可不仅是会让它们溺毙的水。引起我对这些细节的关注的是我的同事巴里·朱尼珀（Barrie Juniper）博士，我将简要地讲述这个故事。

捕虫对猪笼草不成问题，但它没有颌部、肌肉和牙齿，无法将昆虫降解至适合消化的状态。也许植物也可以长出牙齿和咀嚼用的颌，但实际上有一个更简单的解决办法。这个容器里的水是大量蛆虫和其他生物群落的家园。它们只生活在猪笼草形成的封闭水槽里，天生就有猪笼草所没有的“尖牙利齿”。被猪笼草淹死的受害者的尸体被它的蛆虫同伙的口器吞食，被消化液分解。而植物本身则分得一些废弃腐殖质和排泄产物，并通过植物内壁吸收这些物质。

猪笼草可不只是被动地接受那些碰巧落入它“私人水池”的蛆虫的服务，它还会主动地为这些蛆虫提供它们需要的服务。如果分析一下猪笼草的捕虫笼中的水，你会发现一个奇怪的事实。它不像在这种条件下产生的死水那样臭气熏天，而是出奇地富含氧气。没有这种氧气，重要的蛆虫就不能茁壮成长，但是氧气从哪里来呢？它是由猪笼草自己制造的，这种植物器官很明显是专门为水充氧而设计的。与面对阳光和空气的外壁细胞相比，排列在笼体内壁上的细胞含有更丰富的产氧叶绿素。这种惊人的、明显的反常现象也不难解释：内壁细胞专门将氧气直接释放到笼体内的水中。猪笼草可不仅是借用这些寄宿者的“爪牙”作为颌，它以氧气作为货币来雇用它们。

其他仿设计的陷阱也很常见。维纳斯捕蝇草的造型和猪笼草一样优雅，还具备精致的运动部件。被捕食的昆虫会触动植物上敏感的刚毛，从而令植物的“颌部”敏捷地合拢。蜘蛛网是所有动物陷阱中最常见的，我们将在下一章中对其特点进行详尽描述。蛛网在水下的对等物是栖息在溪流中的石蛾幼虫（石蚕）所织的“网”，它们也因为自己建造居所的行为而闻名。不同种的石蛾会使用石粒、树枝、树叶或小蜗牛壳等不同材料建造鞘壳。

在世界各地随处可见的一个熟悉情景是蚁狮挖出的圆锥状陷阱。这种可怕的生物竟是听起来温和无害的草蛉的幼虫。蚁狮会潜伏在坑底的沙子下面，等待蚂蚁或其他昆虫掉进去。这个坑几乎呈完美的圆锥状——这使得受害者很难爬出来——这并非出自蚁狮的设计，而是一些简单的物理规律产生的结果，而蚁狮挖坑的方式恰恰利用了这些规律。它会通过猛扭头的方式把沙子从坑底部甩到坑的边缘。其产生的效果与沙漏从下方抽空沙子的效果一致：沙子会以可预测的陡峭度自然形成一个完美的圆锥状陷阱。

图1.6把我们的视线带回容器。许多独居的黄蜂把卵产在猎物身上，这些猎物被它们蜇至麻痹，然后被储藏在洞里。这些黄蜂会把洞封起来，以使其从外面不可见，幼虫以洞里的猎物为食，最后长成有翅膀的成虫，完成这个循环。大多数种类的独居黄蜂在地面上挖出巢洞。而陶工黄蜂用黏土筑巢——这个巢是一个圆罐，不显眼地挂在一根小树枝上（图1.6a）。和猪笼草一样，这个黏土罐在我们的外观设计效率测试中也会得到好评。独居蜜蜂也表现出类似的筑巢模式，但它们以花粉而不是猎物为幼虫喂食。

就像黄蜂中有陶工黄蜂一样，蜜蜂中也有许多种类的壁蜂会建造自己的罐状巢。图1.6b中的容器不是用黏土制成，而是用小石头黏在一起制成的。除了与高效的人造容器极为相似之外，照片中这个特定的标本还显现出另一些奇妙之处。你在图中只看到一个罐子，但实际上有四个。其他三个已经被壁蜂用硬化的泥土覆盖，与周围的岩石混同为一。没有捕食者会发现在那三个罐子里长大的幼虫。我的同事克里斯托弗·奥图尔（Christopher O’Toole）在访问以色列时之所以能发现这一壁蜂的杰作，唯一的原因是壁蜂还没有完全盖住那最后一个罐子。

这些昆虫罐具有“设计”的所有特征。在这个例子中，与猪笼草的情况不同的是，它们确实是由一个生物以其熟练的行为（尽管可能是无意识的）塑造的。从表面上看，陶工黄蜂和壁蜂所造的罐子似乎更像人造容器，而非猪笼草。但这两类蜂并没有有意识地或刻意设计它们的罐子。尽管这些容器确实是通过昆虫的行为活动以黏土或石头塑造的，但这与昆虫在胚胎发育期间形成自己身体的方式并没有什么重大区别。这说法听起来可能很奇怪，容我对此解释一二。神经系统的生长方式使得活着的黄蜂的肌肉、四肢和颚部以某种协调的方式运动。而这种特定的有规律的肢体运动的结果便是，黏土被收集起来，并被塑造成一个罐子的形状。这种昆虫很可能不知道自己在做什么，也不知道为什么这么做。它没有将这个罐子视为艺术品、容器或育婴室的概念。它的肌肉只是按照神经的指令运动，而罐子则是其结果。出于这个原因，我们坚定地——也许有人会觉得这很奇怪——将这两类蜂做出的罐子归类为“仿设计物”，而不是“设计物”：因其不是由动物自己的创造性意志塑造的。事实上，公平地说，我不能确认黄蜂是否真的缺乏创造性意志和真正的设计能力。但就算它们真的具备这些，我的解释对我来说也足够了。同样的道理也适用于鸟巢（图1.7）、求偶亭、石蚕的鞘壳和陷阱，但不适用于拉什莫尔山的雕塑或用来雕刻它们的工具——后者确实是被设计出来的。

破译了蜜蜂舞蹈语言的奥地利著名动物学家卡尔·冯·弗里希曾写道：“如果我们想象白蚁和人类一样高，那么它们最高的蚁丘按同样的比例放大，将有近1英里（1英里约合1.6千米）高，是纽约帝国大厦高度的4倍。”图1.8中的“摩天大楼”是由澳大利亚的白蚁建造的。它们被称为罗盘白蚁，因为它们的蚁丘总是南北向排列，迷路的旅行者可以把它们当作指南针（顺便说一句，卫星天线也可以作为参照：在英国，它们似乎都面朝南方）。对白蚁来说，这样建造的好处是，蚁丘宽阔平坦的表面在清晨和傍晚可以被阳光温暖。但由于只有较尖的边缘朝向北面——南半球正午的太阳所在的方向——所以蚁丘可以免受正午强烈日光的照射。如果我们认为是白蚁自己设计了这个聪明的把戏，也属情有可原。但是，白蚁的建筑行为虽然貌似表现出智能，但其原理实则与这些昆虫的颚部或足的设计原理并无二致。它们都不是经过刻意设计的，而是仿设计物。

动物造物，如石蚕鞘壳和白蚁蚁丘、鸟巢或壁蜂的罐，都很吸引人，但它们在仿设计物中属于特例，是一种有趣的奇观。其实“仿设计物”这个名字主要是指有生命的生物躯体本身及其组成部分。生物躯体不是由熟练的手、喙或颚组装而成的，而是由胚胎发育的复杂过程形成的。沉迷于面面俱到的分类狂可能会把像黄蜂罐这样的动物造物视为次级的仿设计物，或者是介于刻意设计和仿设计物之间的中间类别，但我认为这很容易让人困惑。不可否认，这个陶罐是用泥土制成的，而不是活细胞，它的形状是通过黄蜂肢体运动形成的，表面上类似于人类陶工的手部动作。但是，这两个例子体现的所有“设计”、所有巧思、所有针对某种容器用途而实现的契合度，其实有着迥异的来源。人类的陶罐是由陶工头脑中想象力的创造性过程构思和规划的，或者是通过刻意模仿另一个陶工的风格而塑造的。黄蜂的陶罐则是通过一个非常不同的过程实现其精巧构造和与用途的契合的——实际上，这个过程与赋予黄蜂自身身体精巧和适合度的过程完全相同。如果我们继续将生物躯体作为仿设计物对象加以探讨，这一点将变得更加清晰明确。

我们之所以对“真正的设计”和仿设计物的“伪设计”表现出赞赏之意，原因之一是我们为该物体和其他物体之间呈现的相似之处所打动。拉什莫尔山的头像显然是精心设计的，因为它们看起来很像总统本人。叶海龙长得像海藻，这显然也不是偶然。但是，这样的拟态，如甲虫与白蚁的相似，或竹节虫与树枝的相似，绝对不是生命世界中唯一让我们印象深刻的相似性。我们常常会对具有相同功能的生物结构和人造装置之间的相似之处感到震惊不已。人眼和人造的相机之间的“拟态”是众所周知的，无须在此赘述。工程师通常是最有资格分析动物和植物的“躯体”如何运作的人，因为有效的运行机制必然遵循同样的原则，无论其是设计物还是仿设计物。

生物体常常会彼此趋于相同的形状，不是因为它们互相模仿，而是因为它们所共有的形状对各自都有用。图1.9中所示的刺猬和马岛猬是如此相似，以至于把它们分别画出来都显得吃力不讨好。它们之间的亲缘关系可以说较近，毕竟都属于食虫目。然而，其他证据表明，它们之间的亲缘关系也足够远，远到足以让我们确信，它们是独立演化出多刺外表的，且可能是出于类似的原因：这些刺可以保护它们免受捕食者的攻击。图中，与每一种带刺动物相邻描绘的是一种类似鼩鼱的动物，然而每一种带刺动物与这种类似鼩鼱的小家伙的亲缘关系反而比与另一只带刺动物的关系更近。图1.10给出了另一个例子。在海面附近快速游动的动物常常拥有相同的形状。工程师们称这种形状为流线型。图中所示分别为海豚（哺乳动物）、已灭绝的鱼龙（我们可以把它想象成相当于海豚的爬行动物）、枪鱼（硬骨鱼类）和企鹅（鸟类）。这便是所谓趋同演化。

表面上的趋同并不总是那么有意义。那些把面对面的交配体位视为高等人类的特质的人——不全是传教士——可能会被图1.11中的千足虫迷住。如果我们称之为趋同，那可能不是由于趋同的需求，相反，男性和女性相互依偎的姿势只有这么多，而且可能有充足理由去随机实施其中任何一个。

于是绕了一圈后，我们又回到了开头的主题——纯粹的偶然。也有一些生物与其他物体相似，但这种相似程度可能不够强烈，所以只能归为偶然。吕宋鸡鸠的胸前有一簇红色的羽毛，这样的位置会让人产生它的胸部有致命伤口的错觉，但这种相似不太可能有什么意义。同样出自偶然的是海椰子与女性会阴的相似（图1.12a）。就像山坡呈现的肯尼迪轮廓像一样，认为这些相似之处是出于巧合的原因是统计学上的。鸡鸠用红色羽毛演绎一道伤口，“模拟”出流血的心脏。另一方面，不可否认海椰子那个明显的“拟态”令人印象深刻。它包含两到三个特征，而不仅仅是一个。它甚至还能让人联想到阴毛。但人类的大脑会努力寻找物体间的相似之处，尤其是对我们特别感兴趣的身体部位。我怀疑这正是我们看到海椰子时发生的情形，就像我们对呈现肯尼迪轮廓像的山体所产生的认知一样。

鬼脸天蛾的例子也是如此（图1.12b）。的确，我们的大脑对人脸有一种过度的渴望，这是心理学家所知的最显著的错觉之一的基础。如果你买到一个普通的面具，把它举起来，让空白的一面对着另一个人（你选择的背景要使面具的眼洞很显眼），观者很可能会将其看作一张实际的脸。你会发现还有一个非常奇怪的结果，如果你轻轻地将面具从一面旋转到另一面的话。记住，观者的大脑“认为”它是一张实际的脸，但这个物体实际上是一个面具。于是当面具向左转动时，为使视觉信号与大脑认为“脸是实物”的假设相一致，唯一的方法就是假设面具向相反的方向转动。而这正是观者将会看到的错觉。这个面具看起来是在按照与实际旋转方向相反的方向旋转。

因此，鬼脸天蛾似乎很有可能只是偶然与一张脸相似而已。不过，对此我要补充一点，我们德高望重的演化理论家之一、现任职于新泽西州罗格斯大学的罗伯特·特里弗斯（Robert Trivers）认为，昆虫背部的面部模仿可能是一种适应，目的是吓阻潜在的捕食者，比如鸟类（我们觉得飞蛾背上的脸就像一个人类骷髅，但它也可能看似一只猴子的脸）。他很可能是对的，若是如此，我应该把这个例子放在“仿设计物”的类别之下才对。出于不同的原因，另一种明显的人脸拟态动物——日本武士蟹可能也以此为适应手段。这只螃蟹的背部很像凶悍的武士面部（可我不得不说，并不算酷似）。有人提出，几个世纪以来，日本渔民在人类大脑对面孔的天然的内在渴望的驱使下，会注意到一些螃蟹的背部与人的面孔有轻微的相似之处。出于迷信或尊重的原因，渔民不希望杀死长着人脸的螃蟹（尤其是长着武士脸的螃蟹），所以他们会将其扔回海里。根据这一理论，许多螃蟹的生命都是由其背上的人脸所拯救的，而那些在任何一代中具有最明显的人脸特征的螃蟹都为下一代贡献了更多的后代。因此，后代蟹相比前代蟹在模拟人脸方面就有了领先优势，并且这种相似性会逐渐增加。

当我们讨论如何简单地通过搜寻石头来获得一把石刀时，我们一致认为，你可以通过检查世界上所有的石头，然后扔掉那些钝的（绝大多数）来“制造”一把锋利的刀具。如果你寻遍了各个碎石堆和采石场，你肯定会找到一块石头，它不仅有锋利的刀刃，而且有方便握持的把手。有人说制药行业的运作方式就是先对大量随机产生的分子进行检验，然后再对少数看起来有希望的分子的功效加以测试，这当然只是片面的过度简化。但我们一致认为，作为一种获得有用工具的方法，“发现”是极其低效的。最佳的方法是先选择合适的材料，比如石头或钢铁，然后根据设计对其进行打磨或雕刻。然而，这并不是仿设计物对象——让人产生设计错觉的生物——所采取的制造方式。生物从根本上说是通过一种更像是“发现”的过程产生的，但它在一个非常重要的方面与纯粹的发现有所不同。

在以下问题上提及石头似乎有点古怪，但我还是会看看它会把我的思路带向哪里。石头不生子。如果石头有像自己一样的孩子，这些孩子就会从父母那里继承生育孩子的属性。这意味着它们会有无穷的世代和无穷的后代。人们可能会认为这是一种牵强附会的推断，石头有后代又怎样呢？要回答这个问题，我们需将目光转向一种同样在无意间获得锐利度，但又确实有后代的物件。

一些芦苇坚硬的带状叶片有相当锋利的边缘。这种锐利度可能是叶子的其他特性的副产物。你可能被芦苇叶割伤，这足以让人恼火，但又不足以让人怀疑它的锋利边缘是故意为之。毫无疑问，有些叶子比其他叶子锋利，你也可以在湖边搜寻你能找到的最锋利的芦苇叶。然而此处正是我们与寻找石头的经历分道扬镳的地方。不要只是用你找到的芦叶刀去切东西，还要用它来繁殖，或者用你采摘的同一株植物上的其他部分进行繁殖。让叶片最锋利的植物进行异花授粉，淘汰那些钝叶片的植物：怎么做到这一点并不重要，只要确保叶片最锋利的植物完成大部分的繁殖即可。不是一次，而是一代复一代。在这个过程中，你会注意到这些芦苇仍然有钝叶和锋利叶之分，但就平均而言，芦苇叶会变得越来越锋利。百代之后，你可能会繁殖出一些能用来给你刮胡子的叶片。如果你在培养叶边缘锐利度的同时还培养其刚性，那你最终可能会被折断的芦苇叶割破喉咙。

从某种意义上说，你所做的不过是找到了某种你想要的品质：并没有雕刻、打磨、铸模或抛光，你只是找到了已经存在的最佳选择。锋利的叶片被发现，钝叶片被丢弃。这就像寻找锋利石刀的故事，但有一个重要的补充：这个过程是累积的。石头不能繁殖，而叶片，或者更确切地说，是制造叶片的植物却可以。当你找到了一代植物叶片中最好的刀片，你不会简单地使用它直到它磨损殆尽。你可以通过培育它来增加你的收获，将它的优秀品质传递给后代，而它可以在已有基础上进一步增强特性。这个过程是累积的，永无止境的。你仍然只是在不断地搜寻，但由于遗传特性使累积收益成为可能，你能在后一代找到的最佳样本会比你能在前一代找到的更好。我们将在第3章看到，这就是“攀登不可能之山”的含义所在。

这种不断锐化的芦苇叶是我为阐明某种观点而虚构出来的。当然，世上也不乏基于同样原理的真实例子。图1.13中的所有植物均源自一种野生甘蓝（ Brassica oleracea ）。这是一种相当不起眼的植物，看起来也不太像甘蓝或卷心菜。而人类利用这种野生植物，在短短几个世纪的时间里，便将其塑造成了图中这些迥异的食用植物。狗的育种情况也与此如出一辙（图1.14）。

虽然狗和豺、狗和郊狼的杂交确实存在，但现在大多数权威人士都承认，所有家犬品种都是几千年前狼类祖先的后代。看看如今各种家犬的形态，就好像我们人类将狼的血肉当作一个制陶的土坯随意拿捏一样。当然，我们并没有真的把狼的躯体“捏”成惠比特犬或腊肠犬的形状。我们是通过累积性发现做到这一点的，或者，对此更传统的说法是选择性育种或人工选择。惠比特犬的育种者会找出那些看起来比平均水平更像惠比特犬的个体犬只。他们以这些个体为基础进行繁殖，然后找到下一代中最像惠比特犬的个体，以此类推。当然，事情不会那么简单，育种者的头脑中也不会事先就有一个现代惠比特犬的模子作为远期目标。也许他们只是钟情于那些我们现在认为是惠比特犬所具有的身体特征，或者这些可见的特征是为了实现其他目标——比如熟练地猎兔——而进行育种时得到的副产物。但人们培育出惠比特犬、腊肠犬、大丹犬和斗牛犬的过程更像是发现，而不是揉捏黏土模型。然而，它仍然不同于纯粹的发现，因为它是世代累积的。这就是我称之为“累积性发现”的原因。

偶然产生的物体被简单地发现。经过设计的物品压根就不是被发现的，它们的形状是被塑造、模压、揉捏、组装、组合、雕刻而成的。而仿设计物则是被累积性发现的，要么是经由人类之手，比如家犬和甘蓝，要么就是大自然的造化，比如鲨鱼。遗传的事实决定了每一代偶然发现的改进会在许多世代中累积起来。经过延续数代的累积性发现，一个仿设计物便产生了，其外观设计之完美可能会让我们惊叹不已。但它不是真正的设计，因为它是通过一个完全不同的过程实现的。

如果我们能够随时按自己的心意对这个过程加以演示，那就再好不过了。狗繁育一代所需的时间比我们的短一点，但即便如此，推动犬类演化出任何显著程度的特征所需的时间也超过人类的一生。人类培育出吉娃娃的时间大约是大自然从吉娃娃大小（尽管不是吉娃娃的样子）的食虫类祖先培育出狼所花时间的万分之一，这些祖先还得追溯到恐龙灭绝的时代。即便如此，对真实的、有生命的生物——至少是比细菌大的生物——实施人工选择的速度还是太慢，无法给我们这些缺乏耐心、寿命短暂的人类带来足够震撼的示范。因此，你可以用计算机加速这个过程。不管计算机有什么缺陷，它们的运行速度都快得令人眼花缭乱，它们能模拟任何可精确定义的事物，其中便包括动物和植物的繁殖过程。如果你模拟遗传——生命最基本的条件，并配以偶尔出现的随机突变，那么在几百代的选择性育种过程后，那些呈现在你眼前的演化事物便会真的令你吃惊不小。我在拙作《盲眼钟表匠》（ The Blind Watchmaker ）中率先采用了这种方法，并使用了一个与之同名的计算机程序。有了这个程序，你就可以通过人工选择，培育出被称为“计算机生物形”（computer biomorphs）的造物。

所有计算机生物形都是由一个形似 的共同祖先繁殖出来的，就像所有的狗都是从狼繁殖而来的一样。带有随机“基因突变”的后代会“成窝”地出现在计算机屏幕上，并由人类选择每一窝后代中的哪些成员被用来进行繁殖。对此过程，我还需要做一些解释。首先，在这些计算机生成对象中，“后代”、“基因”和“突变”是什么意思？所有生物形都具有相同的“胚胎机制”。它们基本上被构建成一棵分枝的树，或者是一连串彼此连接的树的片段。这棵树的细节，比如有多少根树枝，不同树枝的长度和角度，都是由“基因”控制的，而“基因”就是计算机里的数字。真正的树的基因，就像我们的基因和细菌的基因一样，都是用DNA的语言写成的编码信息。DNA被一代代地复制，虽然并非完美，但精确度非常高。在每一代中，DNA都被“读出”，并对动物或植物的形状产生影响。图1.15展示了在真实的树木和计算机模拟的生物形树中，仅仅几个基因的改变如何通过改变生长——如每个新枝的发芽——的编程规则来改变整个植物的形状。生物形的基因不是由DNA构成的，但这种差异对我们的目的来说并不重要。DNA也是数字编码的信息，就像我们计算机里的数字一样，而这些计算机里的数字“基因”也会随这些生物形代代相传，就像DNA会随着一代又一代的植物或动物传递一样。

当一个生物形有一个子代时，这个子代继承了其亲代的所有基因（它只有一个亲代，因为没有性别），但存在随机突变的可能性。突变是基因数值的少量随机增减。因此，一个子代可能像它的亲代，但其中一个分枝的角度略大，因为它的“基因6”的数值从20增加到了21。当程序进入生物形繁殖模式时，计算机会在屏幕中央绘制一个生物形，周围是一窝随机突变产生的子代。因为它们的基因只有轻微的变化，子代总是与亲代表现出一家人般的相似性，而且子代彼此之间也很相似，但它们经常显现出人眼可以察觉到的细微差异。于是一个人可以使用鼠标，从屏幕上的生物形中选择一个进行“繁殖”。此时屏幕将被清空，除了被选中的生物形。它会滑到屏幕中央的亲代位置，然后在周围“产下”一窝新的突变子代。随着一代又一代的演变，选择者便可以引导演化，就像人类引导家犬的演化一样，但速度要快得多。当我第一次编写这个程序时，让我感到惊讶的一件事是可以如此之快地从最初的树形演化出各种形态。我发现我可以将生物形导向一只“昆虫”或一朵“花”、一只“蝙蝠”、一只“蜘蛛”或一架“喷火战斗机”。图1.16中的每一个生物形都是历经几百代人工选择繁殖的最终产物。因为这些造物是在计算机里实现繁殖的，所以你可以在几分钟内完成许多代的演化。只要在一台处理速度飞快的现代计算机上运行这个程序几分钟，你就会对达尔文式选择是如何运作的有一种无比生动的切身体验。在我看来，图1.16中呈现的生物形“野生动物园”中的各种形态类似于黄蜂、蝴蝶、蜘蛛、蝎子、扁虫、虱子和其他各种“生物”，即使它们并不像这个星球上的特定物种。然而，它们都是这些生物所栖身的树木的表亲，也是右上角“喷火战斗机中队”的表亲。在这一点上，它们是近亲。它们都有相同数量的基因（16个），只是在这些基因的数字编码值上有所不同。仅通过选择性繁殖，你就可以将这个“野生动物园里”的任何一种造物变成另一种，或者是数万亿种其他生物形中的任何一种。

该程序的最新版本还可以繁育出颜色各异的生物形。它基于旧的程序搭建，但有一个更复杂的“胚胎机制”和一些新的基因来控制树枝的颜色。还有一些新的基因决定了树的每一个分枝是直线、长方形还是椭圆形，所涉及的形状是填充颜色的还是空心的，以及线条被涂得有多粗。当使用有颜色版本的程序时，我发现自己所循的不是朝向昆虫和蝎子的演化路线，而是朝向花朵和那种可能很适合印在壁纸或浴室瓷砖上的抽象图案（图1.17）。我的妻子拉拉·沃德在椅套上绣了四个这样的生物形，每一针都精确对应一个计算机像素。

生物形是由人类选择者“人工选择”出来的。在这方面，它们就像甘蓝或纯种狗。但人工选择需要一个身为人类的选择者，这不是本书的主旨。在这方面，我只是效仿达尔文，将人工选择作为另一个不同过程的范例而已，这个过程便是自然选择。最后，是时候谈谈自然选择本身了。自然选择与人工选择很像，只不过没有了人类选择者。物种子代的生死存亡，不由某个人类抉择，而是由大自然来“决定”。前一句最后的引号是至关重要的，因为大自然不会有意识地决定。这一点似乎显而易见，无须强调，但你会惊讶地发现，很多人认为自然选择蕴含着某种个人选择。他们大错特错。事实是，一些子代更有可能死亡，而另一些子代则具备生存繁衍的条件。因此，随着一代又一代的推移，种群中一般的、典型的生物在生存繁衍的技艺方面便日臻精湛。我应该说明的是，如果对此用某种绝对标准来衡量当然更好。但在实践中这种绝对标准未必奏效，因为生物的生存不断受到其他生物的威胁，后者也在演变和完善自己的技艺。一个物种可能在躲避捕食者的技巧上愈加娴熟，但由于捕食者同时也在捕捉猎物的技巧上越发进步，因此可能没有净收益。这种“演化军备竞赛”是个颇为有趣的话题，但现在要加以讨论为时尚早。

人工选择在计算机上相对容易实现，生物形就是一个很好的例子。而在计算机中模拟自然选择也是我的梦想。理想情况下，我想为演化军备竞赛设定条件，让“捕食者”和“猎物”出现在屏幕上，互相刺激而趋向渐进演化，我们只需袖手旁观即可。不幸的是，想做到这一点是非常困难的，原因如下。我之前说过，一些子代更有可能死亡，计算机模拟非随机死亡似乎很容易。但是，为了很好地模拟自然死亡，这些计算机造物的消亡必须是由于一些怪异的缺陷造成的，比如腿短，这使得它比食肉动物跑得慢。计算机生物形，例如图1.16中的昆虫形态，有时身体上会有附属物，我们想象我们看到的是足。但它们不用这些足做任何事，也没有天敌。它们没有猎物，也不采食植物。它们的世界没有天气变化，也没有疾病。理论上我们可以模拟这些环境危机。但是，孤立地对其中任何一种进行建模，其人为性将不亚于人工选择本身。我们必然会有所干涉，比如武断地决定，长而瘦的生物形比矮而胖的生物形更可能逃离捕食者。让计算机测量生物形的尺寸并选择最瘦的进行繁殖并不困难。但是由此而来的演化就不会那么有趣。我们只会看到生物形一代又一代变得越来越纤细。这就像我们用眼睛人工选择出最纤细的生物形一样。它不具备自然选择的突现特性，而一个好的模拟可能会做到这一点。

现实中的自然选择要微妙得多。从某种意义上说，它要比这复杂得多，但从另一种意义上说，它又非常简单。还有一点要指出，任何一个维度上的改进，比如腿长，都只是在有限的范围内进行的改进。在现实中，对于一条腿来说，过长的阈值未必好。长腿更容易折断，更容易被灌木丛缠住。只要略施小计，我们就可以在计算机上编程模拟这种破损和缠结。我们可以建立一些断裂的物理学原则：找到一种表示应力线、拉伸强度、弹性系数的方法——只要你知道它是如何工作的，任何东西都可以被模拟。问题来自所有我们不知道或未曾想到的事物，而这意味着几乎所有事物。而且，受到无数我们未曾想到的效应影响的，可不仅是最适的腿长。令情形雪上加霜的是，长度只是涉及动物腿部的无数因素之一，这些因素不仅彼此相互作用，还与众多涉及其他方面的因素相互作用，并影响这种动物的生存。可列举的因素有腿的粗度、刚度、脆度，承载重量，关节的数量，腿的数量，腿的尖削度（锥度）等。而且我们目前只考虑了腿。须知动物的所有其他部分均会相互作用，并对动物生存的可能性造成影响。

只要我们试图在理论上将所有对动物生存造成影响的因素进行加成，编程者在计算机上就将不得不做出武断的、人为的决定。理想情况下，我们应该模拟一套完整的物理规律和一个完整的生态，其中有着模拟的捕食者、猎物、植物乃至寄生虫，且所有这些模型生物本身必须能够演化。避免做出人工决定的最简单方法可能是摆脱计算机束缚，将我们的人造生物打造为三维的机器人，让它们在三维现实世界中相互追逐。但是，真要这样做，还不如完全抛弃计算机，直接观察现实世界中的真实动物，这样成本更低，可这样我们就回到了起点！这个主意其实并不像听上去那么无聊，我将在后面的章节中讨论这一点。我们还可以在计算机上做更多的事情，但不是借助生物形。

生物形之所以无法模拟自然选择的影响，原因之一是它们是由二维屏幕上的荧光像素构成的。这个二维世界在很多方面都不符合现实生活中的物理学法则。在一个二维像素构成的世界里，诸如捕食者牙齿的锋利程度和猎物所披盔甲的强度，或是抵御捕食者攻击的肌肉力量、毒液的毒性这样的变量是不会自然出现的。我们能想到一个现实中的例子吗？比如说，一个关于捕食者和猎物的例子，且其能够以自然的、非人为的方式在二维屏幕上模拟？幸运的是，我们真的可以。在谈及仿设计物陷阱时，我已经提到了蜘蛛网。蜘蛛有三维的身体，它们像大多数动物一样生活在一个错综复杂的正常物理世界中。但是部分蜘蛛的捕猎方式有一个特点，尤其适合在二维空间中进行模拟。一张典型的圆蛛网，无论从哪个角度看，都是一个二维结构。它欲捕获的昆虫在第三维度移动，但在关键时刻，当一只昆虫被捕获或逃逸时，所有的动作都发生在一个二维平面上，即蛛网所在的平面。蜘蛛网是我能想到的在二维计算机屏幕上进行自然选择的有趣模拟的最佳候选对象。下一章中，我将主要讲述蛛网的故事，这个故事以真实蛛网的博物学概述为开端，随后呈现的则是蛛网的计算机模型，及其在计算机中通过“自然”选择实现的演化。 LzJxyZcNNrMc4R1G5hP557ecIhCiw1F+RFzsDjOAksjIRxlZcdlA9TRqi3mD2zfp