科学思维书架湍动的宇宙

　　《湍动的宇宙/科学思维书架》：　　第二幕 生物圈中的偶然和随机　　生存与繁殖　　偶然和随机是大自然的普遍特征。这在生物圈中以*富有戏剧性的方式呈现出来，其中各物种不断竞争以求生存。它们是否成功既取决于自身的境遇，又取决于其适应程度。生命真是个奇观。所展现的形态多种多样，从*简单的单细胞和多细胞有机体到昆虫、植物、鱼类、甲壳类、动物和人。　　一种生物能在这个危险的世界中存活下来，是因为它战胜无数的对手，不但要击败有竞争关系的物种，还要在同物种个体的受精和繁殖竞争中胜出。　　让我们从人类的受孕开始看。从男性阴茎射入女性阴道的大量精子中，只有极少数能够到达输卵管并与一个或多个卵子结合，然后开始受精和植人的过程。除了这个精子（如果是双胞胎或是三胞胎，也可能是两个或三个精子）外，其余的精子全都浪费了。偶然性在这里起关键性的作用。　　卵子（来自女性）和精子（来自男性）的结合产生受孕体；即两个单倍体细胞合并为一个被称为受精卵的二倍体细胞。这个受精卵接下来必须能够顺利地在子宫着床，否则就被排出体外。许多受精卵就没有成功地完成这个任务。通过微妙的发展过程，受孕体成为一个胚胎并*终成长为胎儿。这个新生命可能随时被排出，可能会发生流产；实际上，人类所有怀孕中，估计有三分之一在孕早期会自然流产。如果顺利植入宫体，胎儿就从其母亲那里吸取养分。　　*终婴儿出生了。从前，大量婴儿或死于难产，或在出生后一年内的易发感染时期死亡。孩子需要父母多年的养育和保护，直至他们可以照料自己。从青春期到成年的这段时间，儿童在社群中接受教育——直到年龄足够大，再进入社会，找到工作，组建家庭。　　男性一生中射出的数以亿计的精子以及女性一生中排出的数百颗卵子（40多年中每年12颗）中，到底有多少个体*终会顺利怀孕、诞生，并成长到婴儿期和儿童期？而一个人历经生活中各式各样的危险，*终平安度过青少年期的概率又有多大？人可能在任何时候遇到不测——事故、意外或疾病都可以致人残疾甚至死亡。人类福利制度和医学不断发展，使父母能够照顾和教育孩子，不过事情并非总是这样，对野生动物来说也是如此。　　大自然是丰饶的。生物世界产生过量的孢子、精子、种子和卵子，其中只有极少数能存活下来。许多橡子从树上掉下来，其中也许只有一颗能生长为幼苗，受到水、土壤和阳光的滋养，直到*后极为幸运地长成小树并成为枝繁叶茂的大树。许多橡子或种子或是被动物吃进肚子，或是被任意踩踏，或是在天蓬似的树荫遮蔽下被其他树或植物闷死，每颗种子都寻求留下自己生命的痕迹。生存的竞争密集且残酷。植物被鹿吃掉；鹿再被捕食者吃掉。如此循环往复，没有穷尽。加利福尼亚森林的熊熊大火可能是雷击造成的，也可能是露营地里的小孩子玩火柴点着的；一场旱灾或是飓风就可能让所有生物求生的努力化为乌有。　　同样的故事在生物圈也不断上演。蚂蚁因其鲜美多汁被各种生物吞噬；羚羊被狼猎杀并分食；然而仍有一些蚂蚁和羚羊幸存下来，它们繁衍生息，继续肩负着传递物种基因的艰巨任务。每个物种的无数个体都参与并重复着这生命的戏剧。在生物的生存斗争中，宇宙并未对某一个物种格外青睐。一种植物或动物身上发生的偶然变异令其适应，获得比其他同类轻微的优势。*终，若是条件有利，其后代子孙可能会从中受益并且数量激增。一种新的物种也许会就此诞生——世界上有成千上万种不同的真菌和野花，以及鸟、蜻蜓、隼和蜈蚣，它们只能同种交配。　　因此，生命的戏剧在危险和不确定的环境中上演着各种各样的场景——携带DNA和染色体编码的个体在挑战中不断适应并传递其基因，逐渐变化和进化。进化过程是持续进行的：选择性分化和繁殖、秩序和混乱、正常生长和适应不良、偶发事件和变化；捕食者身上的每个新变异都使得它能够更好地捕捉猎物，日积月累便提升了猎物脱逃的能力。豹子追逐羚羊，羚羊奋力逃脱。　　巴西、中美洲和非洲的热带雨林里草木繁盛。由于数百万年的偶然和冲突、进化和灭绝，多种生命形式共存其中。我很幸运，能够亲自观察热带雨林。一进入巴西枝繁叶茂的原始森林，沉浸在各种声音组成的交响曲中，眼前热情洋溢的颜色和色调：受精、繁殖、出生、成长、成熟和死亡。花朵或藤蔓、植物或鱼、带着异国情调的树、软体动物或食人鱼、河豚或鳄鱼、野猫或蟒蛇，还有鹰或秃鹫都在有无限可能的亚马孙热带雨林里竭力维持自身的生存，这取决于环境中的许多因素。让所有生命在一场由性、繁茂生长、生存和死亡组成的无休止的戏剧中扮演着奇异的角色是一个精妙绝伦的设计吗？并不尽然，在维持不同生命形式的森林中，同时存在秩序和混乱；但意外的入侵可能会随时终结一个生命。　　……