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蚂蚁帝国的崩溃: 热度 30 ecoliugy 2013-2-26 17:32; （蚁后和她的子民。阿根廷蚁是第一个被发现社会奔溃的蚂蚁图片来自经济学人）蚂蚁是世界上最普通、最常见的虫子。林地上、草地上、房前屋后、杂石堆中、甚至大马路之上，都常常有见蚂蚁的身影。蚂蚁也常选择生活在人的周围，蚂蚁也是最为迷人的精灵之一。 “蚂蚁”一词源于蚁，是指这种社会性昆虫具有辅佐女王的社会特性。李时珍就认为蚂蚁有君臣之义，因此称为蚁。从中国古人对蚂蚁的认知上讲，蚁包含现代意义上的蚂蚁和白蚁。因此讲述蚂蚁的时候，也可包含白蚁的故事。这从中国人的认知模式和蚂蚁的社会性看，都是非常合理的。蚂蚁的利他行为蚂蚁种类丰富，全世界有近万种蚂蚁。其蚂蚁数量是人类的百万倍，遍布世界各个角落。看似普通无奇的蚂蚁因其复杂的“君臣”关系而著称于世，有蚁后、兵蚁、工蚁的社会分工。一个巢穴之内的所有蚂蚁均有同一个蚁后产卵发育而成。不同角色蚂蚁之间形态差异很大，但遗传结构却是一模一样。在过去的时光里，生物学家一直在探索兵蚁和工蚁为何辛苦劳作，一辈子为蚁后卖命，不求回报地工作。苦苦思索蚂蚁为何会进化出这种对自己没好处的利他行为。蚂蚁利他行为困扰了生物学家近一个世纪。伟大的博物学家达尔文到死也未能完全明白蚂蚁为什么白白为蚁后卖命干活。在他 1859 年出版的《物种起源》中，达尔文提出生物之间通过“物竞天择、适者生存”的方式，彼此争斗，攻击对手以努力生存下来，并最终演化出形态各异的物种。唯一让他不解的是，蚂蚁却不符合“适者生存”的原则，与《物种选择》一书的观点相佐。蚂蚁不娶妻不生子孑然一身，相互协作，终日忙碌干活，最终独孤的死去。达尔文在《物种起源》中，刻意回避了蚂蚁利他的例子。 1897 年，中国经历了甲午中日战争之后，民族危亡意识蔓延。近代著名学者严复将英国物种选择的理论翻译成文，并加以整编评论以《天演论》刊订、出版。严复以意译加评论的方式阐述了自然界中动植物竞争、选择的方式，并将其扩大到社会制度、文化语言方面，试图激励国人的危机感。如严复所愿，《天演论》影响了一大批进步人士，如梁启超、鲁迅等均在其列。实际上，严复过度解析了达尔文的意思，也并没有完全意识到西方学术界对“适者生存”的争论，更没有了解到当初达尔文著书之时的迷惑与困顿。极度宣扬“弱肉强食、适者生存”给那些社会强者找到了思想利器，有能力的人就有生存的权利，无能者就只能甘愿受苦。《天演论》让近代学者和精英对自己的文化感到悲哀，导致了传统文化的大倒退。直到今天，这种自卑感依然盛行，人与人之间救助弱者的社会风气依然薄弱。追溯文化源头，这无疑与中国学人对蚂蚁利他行为的认知不足有关。其实早在 1964 年，美国生物学家汉密尔顿便解开了蚂蚁利他行为之谜。他认为蚂蚁个体之所以不繁殖，还能拼命为主子干活，是因为蚂蚁个体间亲缘关系很近。因为蚂蚁个体的遗传结构是一模一样的，蚁后的儿子就相当于他们的儿子。汉密尔顿认为，动物之间，亲缘关系越近，彼此合作和利他行为就越强烈；亲缘越远，则越弱。汉密尔顿把这种关系成为亲缘选择。另一位英国伟大的思想家道金斯在此基础之上，又提出另一种观点，认为物种选择其实是发生在基因水平的。在他的名著《自私的基因》中，他说选择并不是在种群或物种水平上，而是在基因水平上。每个基因都是自私的，所以才会演化出蚂蚁互助合作的利他行为。道金斯的观点可以简单理解为，每个人其实都是一个复合体，好比哈尔的移动城堡，所有行为都是由基因秘密操控。无论是蚂蚁社会，还是蚂蚁个体都是一具被基因操控的，会动的尸体而已。（蚂蚁遗传结构与人想去甚远，但社会与人相似，有阶级、分工、农业、牧业、国防等图片来自BBC ）蚁群的奔溃随着西方科学家对蚂蚁的社会性和利他行为进一步了解，一门全新的学科 -- 社会生物学诞生。生物学家了解到，虽然蚂蚁与人类外貌相差甚远，但社会结构和社会问题却颇为相似。从遗传或形态上看，人类与猴子亲缘关系要比人与蚂蚁近很多，但从社会结构上看，人与猴子的关系要比人与蚂蚁的关系简单得多。通过对蚂蚁的深入探究，发现蚂蚁社会分化简直到了极致。蚂蚁帝国的分工不仅仅是传统上被人类所熟知的所蚁后、兵蚁、工蚁之分。实际上，与人类社会一样，蚂蚁有农牧场，收集种子，种植蘑菇，外出打猎，有一种蚂蚁干脆分化成为专职的蜜露罐，大大的肚子中储存着花蜜；蚂蚁有建筑设施，蚂蚁还有墓地，有的蚂蚁就专职清扫同伴的尸体。一些最新的研究还发现，蚂蚁也并非我们所想象的那样勤快，在蚁后“管理”松散之时，工蚁们也会偷懒。蚂蚁也会得病，有的蚂蚁就专职于清洁事物。蚂蚁有专门的兵蚁保护帝国的安全，但最新一项研究发现，有一种白蚁老去之后会自杀式爆炸以抵御外敌，颇具“侠客”精神。可以说蚂蚁社会阶层分化到了极致，有蚁后、兵蚁、工蚁。蚂蚁社会高效而有序，这是最令社会生物学家着迷的地方。如人类社会一样，有些蚂蚁有农场，种植蘑菇；有的则储存粮食、蜜露，有的打猎，有的收尸埋葬等等。一些新观点增进了对蚂蚁社会的认识，发现有些蚂蚁会偷懒，有的则会退休，有的还蛮有奉献精神，生病之后会离家出走，甚至有一种很有侠客精神白蚁，在遇敌之时引发身体爆炸，以毒死对手。生物社会与人类社会颇多相似，很有意思。蚂蚁如此纷繁复杂的社会分工协作与人类社会如此相似。生物学家和社会学家、经济学家都想知道，在蚂蚁社会中，蚂蚁是如何控制人口数量，如何维护公众秩序，如何保持卫生，如何有效利用资源，如何保持多样性等等，以便找到解决人类社会中的诸多矛盾的钥匙。其中，最为引人入胜的是蚂蚁庞大的社会是否能够持续不断的发展，他们又是如何做到的呢。蚂蚁与人语言不通，情感不通，交流不通。人类社会尚未能找到可持续发展之路。要研究或探索蚂蚁帝国的可持续发展之路难度可想而知。解答可持续的方法艰难，科学家便反其道而行之，寻找蚂蚁帝国是否如人类朝代更迭一样会发生大奔溃，并分析其奔溃的原因。寻找蚂蚁帝国是奔溃的原委并非易之事。蚂蚁种群庞大，对环境变化具有很强的适应性和弹性。通过若干的实验和探索，科学家发现研究任何一个蚂蚁种群如何生存的问题比研究人类社会还要复杂。然而通过跟踪研究特定地区外来入侵种如何建立种群，如何应对陌生的外界，会不会在帝国建立之后崩盘的问题更具顺服率。功夫不负有心人。科学家终于发现了蚂蚁帝国自然奔溃的模式生物 --- 阿根廷蚁（ Linepithema humile ）。阿根廷蚁于 1866 年发现于阿根廷，工蚁身体仅有 3 毫米长，但却是世界上最具攻击性和侵略性的动物之一。刚发现之时，阿根廷蚁仅仅分布在阿根廷的巴拉那河流域，然而到了 2009 年的时候，阿根廷蚁已经遍布美洲、欧洲和日本，各大洲的蚂蚁遗传结构相同，蚁巢绵延 6000 公里，俨然已经形成了超级蚂蚁帝国。阿根廷蚁喜欢食肉和蜜露，常饲养蚜虫和外出寻找肉食。在进入一个新的环境之后，阿根廷蚁能够快速改变食谱，迅速适应环境，增加蚁群数量。蚁群通过外骨骼上一种特殊的化学物质识别彼此。该化学物能将增强蚂蚁个体间的合作，减少内斗，只要蚂蚁身上有这种神奇的“团结素”，它可便悄悄的融入另外一个种群之中，和谐生活在一起。“团结素”的减少的蚁群会变得暴躁，相互撕咬，最终导致蚁群混乱不堪。 2011 年底，生态学家发现阿根廷蚁入侵新西兰 14 年后，帝国奔溃了。调查发现，蚁群减少了 40% ，残存的蚁群蚂蚁数量也大大减少。通过模型分析发现，气候变化是导致阿根廷蚁帝国奔溃的重要因素。湿冷的气候下，阿根廷蚁种群迅速衰退，生态位最终被其它蚂蚁替代，形成新的平衡。当然与人类社会一样，科学家现对蚂蚁帝国的了解还十分有限，奔溃的原因也不甚清楚。阿根廷蚁帝国奔溃也可能存在其它的因素，如食物中蛋白摄入过多，疾病蔓延、天敌和遗传衰变等等。众多的蚂蚁数量、高效的信息交流系统、遗传结构高度相似、形式多样性的食物结构和高度的社会分工使得蚂蚁种群演化出极端的利他行为，最终发展成为蚂蚁帝国。这与人类社会颇为相似，始于食物资源的改善，得益于温和的气候和高效的流通，最终消亡于极端气候、疾病和内乱。人类与蚂蚁，两种如此相异的动物，社会系统与自然系统竟如此相似。近几年从自然科学方面着手的一些数据分析也表明，中国的社会更迭也多与气候变化极其相关，一直处于兴旺与衰败的历史大循环之中。研究蚂蚁、了解蚂蚁的行为和社会关系。特别是在经济高速发展、贫富分化严重，环境问题凸显的今天，深入探究学习蚂蚁帝国奔溃的原因，倡导蚂蚁社会的利他行为，而非强过度调“适者生存”，认识到全社会对达尔文理论认知的偏差和不足，对我们正确认识自然系统与社会系统的关系，修订个人的极端自私行为，并最终建立一个关爱弱者的社会环境是极有好处的。注：本文删节版已发表在科技日报《蚁国之思》（链接）另：《纽约客》蚂蚁帝国（链接）（By E.O.Wilson）; 16043 次阅读|37 个评论

自私的基因与利他行为: 热度 1 smallland 2011-8-31 11:03; 道金斯在《自私的基因》中分析道，兄弟姐妹间的遗传亲密度是1/2，而自己和自己的亲密度是1(同胞们是半个自己，而自己就是自己嘛)，个体自然要为了自己的利益和兄妹竞争，希望从父母的可用资源中分得更多的份额。稍加分析就可以看出这样的自私是进化的结果而不是进化的动力。譬如，假设，母亲永远只生产同卵多胞胎，就能进化出完全的利他行为？并不见得。自己的身体需求自己最清楚，连同一批次的电脑出故障也不一定相同，即使同卵同胞，怎能总知道对方的需求？完全的利他虽能避免同室操戈，但却可能造成更大的浪费或混乱。股市就是一例，如果同志们都为了别人能赚钱，这个市场很快就会崩溃。不管从什么选择层次（譬如 group selection）看，利他都是不稳定的状态。同样，同胞间各自争利，一般也能各得其所，共同发展（自然，有的会被消灭）。我们看到的事实是，同胞间的竞争常常比外患更加激烈，特别是在独立生活之前。其实，按进化的一般逻辑想想，如果同胞间完全利他更有利，完全能够进化出这样的物种，象蜜蜂一样的利他(但一只蜜蜂不是独立的个体，不能以此为例)。如果相同的基因能导致利他，能促进同胞间的合作，更有利于快速有效地繁殖，这种生殖特征是很容易进化出来的。如果兄妹间的利他有好处，其实根本就不用“全部是同卵多胞胎”的假设，即使异卵，也应该进化出完全的利他。道金斯在书中也提到九带犰狳，这种动物总是同卵四胞胎，也没发现明显的同胞间的利他行为。这一点也不奇怪，如果利他行为没有明显的“好处”，就不会进化出来。父母对子女的利他行为则不同，没有这种利他行为，就没有后来者。所以还是那句话，自私的基因论点没错，只看你怎么理解。把上面的分析扩展到亲子冲突中，也能得出同样的结论。如果亲子之间减少冲突甚至根本没有冲突更有利于基因的扩散，为什么亲子冲突还广泛存在？以道金斯分析的小鸟为例，如果它知道自己的身体状况已经糟糕到这样一种程度：继续消耗亲代投入获得的收益是B（当然是将来的生殖收益），同样的投入让给兄弟姐妹获得的预期收益大于2B（因为他们亲密度是1/2），这只小鸟就应该主动放弃争食，安然地死去。就凭常识，这肯定不是事实。而在自然界，这种判断是不可能的，孩子没法判断母亲和兄弟姐妹的生殖潜力，而母亲却有能力大概判断孩子的状态，尽管孩子常常会欺骗。自然选择是一个粗糙的过程（尽管创造了精细的人类大脑），亲代和子代的基因就只能大概这样规定：如果你（生存机器）很幼小，就尽量从父母那里争取资源；如果你做了父母，就让白白浪费资源的小家伙去死吧。在看似不应该的地方滋生出永恒的冲突，的确是自私的问题。然而，没有这种自私是不行的。一对夫妻，一个家庭，一个群体，一个社会常常把许多精力用于内耗，这是生物进化的必然结果。当然，我们不能否认利他行为的存在及其合理性。我觉得，越是低等的生命，“判断”亲缘关系越是可能。譬如一个菌落，就是一个细胞的后代，它能比较稳定，说明菌落发展到一定的密度，就能互相克制，不至于使资源快速耗尽。细菌的“判断”标准可能很简单，可能只是一种特定的化合物。菌落的稳定，可以理解成“个体” 争斗的平衡，也可以理解为它们互相谦让。菌落的稳定也给我们另一个启示，繁殖不是越快越多越好，“克制”繁殖的欲望也很重要。在进化过程中，必然出现过五节制繁殖的生命，但它们注定要灭亡。; 5643 次阅读|2 个评论

利他行为的错觉: 热度 1 smallland 2011-8-28 10:20; 蜜蜂和蚂蚁等完全社会性(eusocial)动物可能会给我们错觉，因为它们似乎验证了理论家的说法。你看，工蜂之间的亲近度是3/4，帮助养育妹妹们比自己直接生殖还“划得来”，所以它们会义无反顾地把自己的屁股插到敌人的身上，而插入的那跟针本来是它们产卵的器官。如果只是轻轻地蛰一下，毒力不够，顺便把屁股留在敌人身上，能增加攻击的力度。这个行为，类似我们身体的白细胞，牺牲自己，保护其他的组织器官（其它的细胞）。白细胞牺牲自己保卫别的细胞，不是“因为”它们之间有共同的基因，而是，白细胞就被赋予了那样的功能。其实，工蜂正相当于一个细胞，执行自己被赋予的功能，这有点类似于亲代操纵(parental manipulation)，而不是它们本来就“愿意”这样。如果蜂王疏忽或发生别的意外，别的刺激，工蜂也能发育成蜂王，也能拉出部队自立门户。就像我们身体的细胞，如果控制不好，发生癌变，疯狂生长，而不管周围的细胞和自己有共同的基因。所以，工蜂的行为不存在进化意义上的”选择“问题。每个细胞不能单独生存，只能作为整体的一部分发挥特定的功能。总之，除了亲代关怀(parental care)之外的利他主义可能被无意夸大了，许多貌似利他的行为，可能基于个体自身的利益--而不是共同的基因。尽力繁殖自己的后代是必然的，否则没有今天的我们，而利他则不然，在进化过程中是“可有可无”的。打个不太贴切的比方，绝大多数人在养育自己的孩子，只有少数人在替别人养孩子（被戴绿帽子的不算）。同样，道德模范也可能生活得不错，但毕竟还是没有道德的人活得更好。; 2702 次阅读|2 个评论

利他行为的现实性: 热度 1 smallland 2011-8-27 22:56; 如果堂（表）兄妹间的基因亲近度(relatedness)是1/8，个体与自己孩子的亲近度是1/2，他会牺牲自己的孩子来换取4 个堂（表）兄妹的生命？一般来说，不会。但如果站在基因的“思维角度”，是可预测的，是成立的。此处的矛盾，不是理论上的毛病，而是现实中的可能性。因为，进化不是百米冲刺的竞赛，而是偶然走过的不确定性。向后看，都是马后炮。如果每个个体只关心自己的后代就能将生存状态延续下来，为什么非要其他形式的利他行为呢？所以，现实中的情况是，有的动物存在近亲间的利他行为，有的就可能根本不存在。基于亲近程度的利他行为的进化，需要一些前提，譬如亲缘识别(kin recognition)，尽管有许多这方面的研究，我没仔细看多少，我觉得，亲缘识别大多是一些“生态线索”，譬如从小一起生活的，就应该是亲兄妹。老母鸡识别后代，只看自己的窝，至于从自己的窝中孵化出什么，它就没有能力区分。因为，母鸡只需要进化出这样的能力，就能继续“进化”下去。 Dawkins在书中也提到，正是因为生态线索存在若干不确定性，个体总是把自己和后代看得很重，而不顾同胞兄弟。为了自己的生存和繁殖而兄弟相残，古今中外不乏其例。个体最确定的是“自我”，这假不了，在DNA鉴定发明之前，其他的关系都可能是假的。譬如，同父母的亲兄弟(full brother)，也可能不是full，而是half（不是同一个生物学父亲）。理论上的可能性并不代表进化过程的实际，这是很值得思考的问题。我们在阅读理论家的数学公式时，必须时刻保持对进化常识的理解。人类的双胞胎也是一例。按亲缘选择(kin selection)的预测，同卵双胞胎具有完全一致的基因（其实不可能“完全”），两兄弟或两姐妹应该像一个人，在必要的场合其中一个会为了另一个毫无保留地牺牲自己。然而，双胞胎的“生态线索”跟普通的兄弟姐妹一样，双胞胎之间并不知道自己是双胞胎（后来懂事了才知道就不是我们考虑的问题了），他们之间照样打架。如果人类的生殖全部都是同卵双胞胎，情况会怎样呢？双胞胎A总是会义无反顾地帮助双胞胎B？也不见得。这里面有个风险和收益判断(pay-off)问题，没有诸葛亮的智慧，这种判断是很困难的。如果A掉到阴沟里，B无法判断风险，如果跳下去救他而丧命的可能性很大，就不值得冒险。; 3366 次阅读|2 个评论

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