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运用这套逻辑解释我们生命循环的特征,最明显的困难是:有许多特征似乎在降低——而不是增加——我们生养子女的能力。老化与死亡就是一个例子,其他的例子还有:女性停经,一胎只生一个孩子,最多一年生一个孩子,12到16岁以后才能生孩子。要是女人5岁就进入青春期,怀孕3个星期就瓜熟蒂落,以5胞胎为常态,不会停经,投入大量资源修理身体,活到200岁,一生至少生养上百个孩子,自然选择会不喜欢吗?
简言之,在一架机器中,工程师不会只修补单一零件而不顾及整体,因为每一个零件都需花钱,占空间,摊重量——那些都可能挪用到其他零件上。工程师得考虑:零件怎样组合才能使机器的效能达到最佳状态。同样的逻辑,演化不会只修补单一生物特征而不顾及动物整个身体,因为每一个结构、酵素或DNA的片段都耗能量,占空间,那些都可以挪作他用。任何特质组合,只要能导致最大生殖成就,就会受自然选择青睐。工程师与演化生物学家,都必须评估体系内增加任何东西之后的得与失,也就是必须付出的代价与可能的收益。
但是那样问问题,等于假定演化可以一个零件一个零件地改变我们的身体,并且忽略了隐藏的代价。举例来说,女性怀孕期果真缩短成3个星期的话,母亲的身体与胎儿都得有配套的改变。记住:我们只能获得有限的能量供应。即使是运动量大、饮食丰富的人,例如伐木工人、马拉松选手等,一天消耗的能量,也不可能比6000卡路里多到哪里去。如果我们的目标是生养最大数量的孩子,我们应该如何调配那些卡路里呢?多少该用来修理身体?多少用来生孩子?
这种未达最佳水准的设计,产生了无可避免的后果。1916年,英国皇家海军“不屈号”、“玛丽女王号”与“无敌号”等在北海与德舰遭遇,几乎被德炮击中就爆炸沉没。1941年(第二次世界大战)英国皇家海军“胡德号”与德舰“俾斯麦号”遭遇,8分钟就被击沉。日本偷袭珍珠港之后,几天内英国皇家海军“反击号”就被日本轰炸机击沉——似乎是海战史上第一艘被空军炸毁的大型战舰。这一连串“战绩”显示:战舰中有些零组件特别巨大,不足以使整艘战舰处于最佳状态,英国海军这才放弃了战斗巡洋舰。
要是我们将所有能量都用来生孩子,一点也不留,不顾修理身体,那我们的身体会很快衰老、崩溃,等不及第一个孩子出生了。另一方面,要是我们花费所有能量维修身体,我们也许可以活得较长,但是却没有能量生养孩子——那是一个十分消耗能量的过程。自然选择必须做的是:调配维修身体与生殖的相对花费,求得最大生殖率(终身生殖成就除以寿命)。对那个问题的答案,各个物种不同,许多因素都必须考虑,例如意外死亡的风险、生殖生理的特征、修理的代价(修理有许多形式,代价各不相同)。
虽然市场机制最终会消灭“工程怪胎”,像宝马引擎配金龟车,我们还能想到许多。怪胎花了好一阵子才绝迹。熟悉海军战史的朋友,一定会同意英国的战斗巡洋舰是个好例子。第一次世界大战前后,英国海军建造了13艘战斗巡洋舰,那些军舰的特征是:战斗舰的吨位与火力,加上巡洋舰的速度。由于战斗巡洋舰既有火力又有速度,立刻抓住了大众的想象,成为宣传重点。不过,要是一艘军舰的最大排水量是28000吨,为了加强火力及速度,火炮与引擎的重量势必增加,其他零组件的重量就受到了极大的限制。于是战斗巡洋舰牺牲了装甲强度,其他方面也得牺牲,例如小型火炮、内部隔间和对抗空袭的装备。
动物的修理机制与衰老速率有何差别,有何理由?我们可以利用这个(能量分配)观点,建构可以测验的预测。1957年,演化生物学家威廉斯引用了一些惊人的老化事实,指出只有从演化的观点来看,它们才显出道理来。让我们先看看威廉斯举出的一些例子,再以生物修理的生理学语言重述它。要是衰老的速率低,就表示修理机制有效。
即使我承认玩车我早已落伍了,也知道那行不通。首先,那巨大的宝马引擎根本装不进我的金龟车。其次,宝马车的引擎是前置的,而金龟车的引擎后置,所以我即使把金龟车的引擎室扩大了,还得更换变速箱、传动轴等组件。我也必须更换避震器、刹车,因为它们原来是为了时速105公里设计的,而不是290公里。等到改装完毕,金龟车上原来的零组件所剩无几。而且这样的改装,必然要花上大笔银子。我想,我原先小巧的40匹马力引擎是“最佳的”,意思是:要是我想增加车速,就不能不牺牲这车的其他性能。
第一个例子讨论动物第一次生殖的年纪。这个年纪各个物种有很大的差异:人类几乎没有在12岁前生孩子的;小鼠两个月大就能怀孕生产。动物要是很晚才生殖,就必须花费许多能量修理身体,那样才能活到生殖年龄。所以我们预期:第一次生殖的年龄越晚,花费在修理身体上的能量越大。
要是上面以动物为例的讨论显得抽象了点,那我们谈谈日常生活中常见的机器好了。人设计机器(工程设计),与自然选择形成动物的身体(演化设计),基本上遵循同样的原理。举例来说,在我拥有的机器中,最令我骄傲、喜悦的,就是那辆1962年出厂的大众金龟车,那是我惟一拥有的车。(玩家大概不需要提醒:1962年,大众车厂首度加大了金龟车的后车窗。)在平坦、顺畅的高速公路上,我的金龟车若有车尾风的协助,时速可达104.6公里。开德国宝马车的朋友,也许会认为我的爱车实在太逊了。为什么我不把它4汽缸40匹马力的引擎拆掉,换上宝马750的12汽缸296匹马力引擎呢?我邻居开宝马750,在圣地亚哥高速路上,狂飙时速达290公里。
举例来说,我们人类老化得非常缓慢,也就是说,我们的生物修理机制非常有效,与我们很晚才开始生殖相关。小鼠比我们早生殖,衰老得也早,它们的修理机制大约不太有效。即使食物供应充足,并有最好的医疗照护,小鼠也很难活到2岁。可是人类要是活不到72岁,就要怪运气不好了。演化的理由:人花费在修理身体的能量,要是比小鼠还少,就会夭折,活不到青春期。因此,与修理小鼠比较起来,修理人值得花费能量。