拉马克学说值得在“群体—环境耦合系统中的宏观相变”的非平衡态热力学视角下重新审视

拉马克学说值得在“群体—环境耦合系统中的宏观相变”的非平衡态热力学视角下重新审视

作为无数、自然界里密密麻麻的类似案例中的其中一个，北极狐在温带甚至亚热带其实也能生存，生态位竞争的自然选择压力将它的驱逐出去的过程会比较漫长，比如如果红狐中出现类似的突变（银狐就属于局部方面轻微程度偏向北极狐的火狐突变），突变品种被淘汰的话也要漫长的时间，再加上其实完全是错的”偶然基因变异”的前提的话、那么世界应该到处是火狐的各种不适应的突变品种才是、人家突变出来并不是短期内就能被自然选择所淘汰得了的！北极狐之所以能演化成这样，跟耗散结构自组织和环境之间的相互调节反馈的热力学涨落的放大是分不开的，也就是当环境诱导的突变对物种有利时物种的生物系统对这种突变主动选择就会加强，就是用进废退+自然选择。

在生物个体中这种变化只发生在体细胞而不遗传，因为诱发个体体细胞突变适应性的环境，与迫使种群变异的种群所面临的环境是不同的，当诱发突变的环境只是局部、临时地面向生物个体时，常常在一年中特定发情期里在特定场所进行繁殖的生物个体的生殖细胞的热力学反馈循环的预设型态仍然是和原本的物种种群所面对的环境进行热力学反馈循环，而且这种反馈型态的仍然处于稳定，局部个体所面临的后天体细胞适应性的变异的热力学反馈不足以放大到与种群所处环境之间的反馈循环的热力学涨落的扰动到达临界点，也就是那些热力学的化学过程不足以到达让生殖细胞突变的水平，但如果是种群集体面对的环境也变化了，情况就不同了，很可能是因为种群集体面临的后天体细胞适应性的变异的热力学反馈足以放大到与种群所处环境之间的反馈循环的热力学涨落的扰动到达临界点，也就是作为热力学的化学过程的蛋白质反应足以修饰基因表达甚至诱导基因突变的临界点，从而表现出符合这种变化形态、才能引发系统级反馈循环在统计学上置信区间远超99%的肯定不是偶然的这种生态适应性变化的现象，实验室虽无法控制完整生态循环，但自然界中系统临界点跨越并不罕见。种群在统计学意义上共享的能量扰动，才能引发系统级反馈循环。

达尔文主义者所说的基因突变究竟是不是完全随机其实不要紧，只要是“偶然”，那么，不完全随机但依然各个方向相互矢量抵消那样地平均的突变应该到处都是，而且不会被快速“淘汰”，冰盖环境变化中红狐和北极狐以及类似的数不清的物种的快速适应性变化恰好说明不能用单纯自然选择去解释，数学概率上也是不允许这样解释的。虽然在实验测量手段上还不能探测生殖细胞伴随体细胞突变的热力学涨落失稳的临界状态，但这是“实验”自身做不到控制合监测整体生态环境的复杂过程的问题，符合这种模型而不符合实验室里总结的模型的现象，在自然界的生态动态演变过程里才是常态。

对拉马克“用进废退”的机制进行否定的分子遗传、其实是因为实验室控制的热力学反馈循环的数学相空间范围太狭窄，也就是只针对个别个体后天环境而根本不能触动也不能监测种群整体所面临的环境的生物化学热力学涨落扰动，缺乏生态层面扰动的热力学涨落，也就无法引发系统性反馈，缺少生态自组织波动，无法模拟真实环境的周期、非线性、突变；而且不具备演化动力学的观察时间尺度，所以无法检测和看见微观生物物理反应过程中的自组织非线性动力学的长期吸引子，总结起来就是那些否认拉马克学说的分子遗传实验、其实只是生硬地用局部、稳定、受控的小系统中的观察结果，去否定一个涉及系统涨落、自组织非平衡过程的大尺度机制，是概念上的错配，也就是拉马克式“环境—适应性—表达—遗传”路径不是在实验室能否被复制的问题，而是实验室结构无法模拟演化所依赖的系统扰动—反馈—吸引结构，这是热力学相空间模型的问题而不是拉马克遗传学本身对错的问题，从而令过去那些否定拉马克的思路的分子遗传实验的观察与自然界生态演变实际现象无法匹配，“进化”本质上是群体—环境耦合系统中的宏观相变现象，那些否认拉马克学说的分子遗传实验则脱离了这一前提。

不仅生态现象的数学性质不支持达尔文主义的模型，而且近年也确实发现生殖细胞确实存在环境感应机制，如线虫中温度敏感神经元通过cGMP信号调控生殖细胞突变率（Kaletsky et al., 2020）；小鼠睾丸中局部温度升高可激活转座子（Garcia-Perez et al., 2018），以及作为表观遗传记忆的物理基础：组蛋白修饰形成的相分离液滴（liquid-liquid phase separation）可稳定跨代表观状态，等等。北极狐种群在温暖年份会自发产生更多褐色变种（不是随机出现，而是温度依赖的甲基化重编程）这些变种在寒冷回归时迅速消失，暗示某种"环境记忆"，另一方面也有一些研究的数学模型表明，当环境波动周期≈2-3代时，表观遗传机制显著提升适应速度（Jablonka et al., 2015），最新研究表明，在非平衡态热力学框架下，环境涨落可降低适应性峰值的跨越能垒（如由10^15代降至10^3代），基因调控网络的非线性动力学会产生"突变吸引子"，这其实就是用进废退的潜在具体生物物理基础。

总结起来，达尔文主义无论新旧在物理和数学的角度看来都是很荒唐，基本上那就是把高度复杂、高度负熵流和远离热力学平衡态的复杂庞大自组织生态进化现象放到”布朗运动+筛子过滤”那种简单数学模型里，不仅逻辑上无法成立，与数学概率无法相容，而且也因此明显不符合肉眼可见的生态现实、与潜意识基于贝叶斯统计而作出的心理判断感受完全抵触，肯定是错的！生态系统中的“突变”并非独立离散的，而是通过反馈机制与环境扰动形成结构性吸引子。真正的适应性演化发生在“反馈耦合+涨落放大+表达锁定”的临界点，自然选择所谓的“筛选偏好”其实是生态系统里生物种群和环境之间的热力学反馈循环过程里的热力学涨落失去稳定的分岔现象演变方向的“系统吸引”，在这个过程中，生物体不会被动地被选择和被吸引，而是主动地对环境适应进行自组织反馈循环的分子水平的调节，只不过这种生物体的主动选择不是局限在明显目的性如动物有意识的愿望和身体对刺激的适应性变化之类，而是生物种群的生物物理系统与环境之间的热力学涨落反馈循环过程、生物种群系统的作为延续自身基因的真正系统单位（个体的繁殖最终以种群的繁殖为目的，其化学振荡的相空间收敛于种群繁殖的化学振荡相空间，个体虽然是独立的生物体和繁殖活动的单位、但作为繁殖活动的单位集合的种群、才是与环境进行能将信息交流的反馈循环热力学涨落过程的生态）在其生物物理系统的长程化学振荡分子关联的过程中、为了在与环境进行热力学反馈循环的信息耦合的过程中让自身化学振荡的长程分子关联衔接上，会自组织地进行变化调整以适应环境的涨落，当环境的涨落足够改变生态平衡原有当临界状态、这种自组织的变化调整的化学振荡相空间的分岔（变异）就可以克服能量壁垒而发生在种群基因遗传改变上（比如太平洋鲑鱼洄游时应激于水流剪切力通过Piezo1离子通道，蛋白质选择启动对生殖细胞特定甲基化的模式，见2023年《Science》，另外酶催化反应中的质子隧穿效应之类其实还补充了在经典力学水平之外、量子力学水平上生物体自身也能具有操控自身微观生物物理过程的能力，当这种生物物理量子现象放置在种群集合作为单位的热力学涨落反馈循环被扰动的状态下，还有可能发生新的更大变化），而这种化学振荡的长程分子关联则是环境因素得以形成对变异发生有所“系统吸引”的吸引子现象的机制，亦即分子集群热力学涨落水平上的用进废退。