考虑到演化这个概念在生命科学话语体系中具有无法替代的重要地位,而当前主流生命科学观念体系中谈到演化,其主语约定俗成地指向DNA。但我们在这里提出的演化概念的主语是不依赖于DNA的。作为一种新观念,我们也无法期待业界同仁很快接受用新的解释来取代旧的解释。上面一节中我们已经提到,在20世纪生命科学的发展中,因为大量新现象的发现,衍生出了很多同一概念下出现不相关甚至不兼容的内涵的尴尬情况。由此为原本已经众说纷纭的演化一词的内涵增加另外的解读,显然是一种不明智的做法。可是,怎么能在把达尔文演化观的内涵向前推进一步,跳出目前被设定的基因的窠臼,又不要带来新的不必要的概念混乱呢?
一个尝试,是引入迭代(iteration)这个概念。“迭代”一词常见于数学和计算机方面的语境,在这些方面有它们自己的含义。但从英文iteration这个词的词源来看,这个词的词义原本是非常简单的,就是“重复”。从www. dictionary. com上的词源栏目中查到的结果是这样的:First recorded in 1425-75;<Latin iterātus,past participle of iterāre to repeat,equivalent to i-ter-(stem of iterum)again +-ātus-ate。在Wikipedia可以检索时查到的解释是这样的:Itera-tion is the repetition of a process in order to generate a(possibly unbounded)sequence of out-comes. The sequence will approach some end point or end value. Each repetition of the process is a single iteration,and the outcome of each iteration is then the starting point of the next iteration。百度搜索到的注释是这样的:迭代是重复反馈过程的活动,……每一次迭代得到的结果会作为下一次迭代的初始值。为什么要引入迭代一词来表达上述正反馈自组织过程中的演化含义呢?
首先,它可以表达上述正反馈自组织过程的前提,即作为共价键自发产生的前体IMFBC中所蕴涵的结构换能量循环这个过程,但结构换能量循环并不以正反馈自组织为前提。在我们的推理体系中,先有结构换能量循环而后有共价键自发形成和正反馈自组织。结构换能量循环可以只是一个单调乏味的非可逆循环,也可以在特定条件下出现共价键自发形成的结果。迭代一词恰好比较准确地反映了这个特点。即首先是过程的重复,然后是在重复的过程中,每一次的结果作为下一次过程重复的初始值。这一特点完全符合达尔文对他的理论的概括,即descent with modification。
其次,虽然在达尔文演化论的要点中,生殖(reproduction)是变异传递,即演化的关键,但所谓的生殖从目前的知识来看,都是以细胞为最小单位的。虽然生殖有重复,即迭代的含义,但低于细胞这个单位的,就无法使用生殖这个概念。在基因中心论的概念框架内,变异的传递是以DNA复制为载体而实现的。DNA复制也有重复,或者迭代的含义,但在DNA复制这个现象之外,也就无法使用生殖这个概念。相比较而言,迭代这个概念因为其抽象,因此可以在比较广泛的范围内泛指所有具有重复这个特点的复杂程度不同的过程。就目前的观察来看,对于以IMFBC为前体的正反馈自组织过程而言,用迭代显然比较合适。
最后,前面提到细胞的生殖、基因的复制,这些过程都是有非常具象的内涵的,它们其实都包含了抽象的重复过程的特点。樊启昶老师在他的《解析生命》中把这种特点称为“周期性”。他试图以周期性这个概念来揭示不同复杂程度的生命系统所具有的共同特点。可是,周期性这个概念有两个问题:一是表现出周期性的主体是什么,是亚里士多德式的实体存在吗?它的起点和终点在哪里?我在读博士时,曾经和前辈讨论过植物生活周期是不是有起点和终点的问题。当时得到前辈的反馈是,植物的生活周期没有起点也没有终点。当时我觉得这种说法与有性生殖过程好像不吻合,但无法给出清晰的辩驳。后来发现国际上一些著名专家对这个问题也持和当年那位前辈类似的观点。本书后面会专门对生活周期的形成及其起点和终点的问题进行讨论。在这里提出这个问题,主要希望提醒大家注意,周期性这个概念用在描述生命过程时,很容易产生不同的歧义或者误解。二是周期的机制是什么?周期的方向是如何决定的?相比较周期性这个概念,迭代这个概念相对而言不仅简单,而且包含明确的起点和终点。换言之,迭代的过程虽然看上去是可重复的,但本质上每一次重复的过程都是单向的。使用迭代这个概念的前提,是必须对被迭代的可重复过程有清晰的界定。在本书的概念框架中,所谓迭代的核心过程就是结构换能量循环。这个过程的重复/迭代的过程中可以不出现组分和相互作用方式的变化,即单调乏味的非可逆循环;也可以出现组分或者相互作用方式的变化,比如以IMFBC为节点的两个独立过程的非可逆循环在重复的基础上出现这两种变化,从而导致复杂度和多样性的增加。因此,在本书后面章节的讨论中,将常常用“迭代”这个概念。
当然,在这里引入迭代这个概念,并不是希望去替换演化这个概念,只是希望能把演化的概念所覆盖的范围加以拓展,拓展到达尔文演化观的逻辑源头,为从非生命到生命的转换过程提供一个可以进行实验检验的合理假说。为此,我希望在这个新的概念框架中所使用的“迭代”之前冠以“达尔文”,以“达尔文迭代(Darwinian Iteration)”一词来向达尔文致敬。从这个意义上,达尔文迭代的概念包含了传统意义上演化的概念,但又把演化的过程从细胞和基因的层面进一步向更加简单的形式推进,直至和非生命世界的物质变化过程衔接起来。在另外一端,还可以把人类社会演化放到同样的逻辑体系中来加以讨论。在“达尔文迭代”的概念框架下,“活”的结构换能量循环和在此基础上出现的正反馈自组织可以看作是从非生命世界向生命世界转换的最初步骤。换言之,正反馈自组织的出现,标志着以结构换能量循环为起点的单调的“活”的过程(还不能被视为生命系统,因为不具有演化的属性)被赋予了迭代即演化的属性。以此为起点,在地球上出现了生命系统这样一种独特的物质存在形式。如果按照第三章中所提到的,结构换能量循环可以被视为一种整合子,那么按照上一节中提到“生命=活+演化(达尔文迭代)”公式,生命系统就可以被视为可迭代的整合子。