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不可简化的复杂性:达尔文进化论的障碍

2025年1月21日  来源:独立思考:日常生活中的批判性思维 作者:朱迪丝·博斯 提供人:yehe60......

迈克尔·贝希博士

生物化学家迈克尔·贝希是里海大学的生物学教授。他坚持认为,达尔文的进化论无法解释生命的起源,只有智能设计者才能够创造出细胞生物不可简化的复杂性。

在开创性著作《物种起源》中,达尔文希望解释前人无法解释的事物,原来生物世界的多样性和复杂性可能来源于简单的生物法则。当然,他的解释就是自然选择的进化论……

这是一种非常简练的思想。当时的很多科学家立刻意识到,它能够解释很多生物学现象。然而,在判断它是否确实能够解释所有生物学的问题时,仍然有一个重要的原因让人们保留意见:生命的基础仍然是未知的。在达尔文时代,原子和分子仍然是理论结构,没有人确定其是否真的存在……因此,对达尔文及其同时代的人来说,还完全不了解错综复杂的生物分子基础。在过去的一百年中,科学家们已经掌握了更多关于细胞的知识,尤其是在过去的五十年中,关于生物分子基础的理论取得了长足的发展……

自达尔文第一次提出进化理论以来,科学已经取得了巨大的进步,所以,现在重新审视这一理论是否仍然是对生命的最好解释,应该是非常合理的。在《达尔文的黑匣子:进化论的生物化学挑战》(Behe, 1996)一书中,我曾经指出达尔文的进化论已经过时了。达尔文建立的机制面临的最主要的困难是,无法解释细胞中存在的很多系统,我将其称为“不可简化的复杂性”。我将一个不可简化的复杂系统定义为“一个由几种配合良好的、相互影响的必要部件组成的单个系统,整个系统的基本功能由各个部件配合完成,并且去除其中任何一个部件都会导致整个系统的实际功能丧失(Behe,2001)。我以日常生活中的机械捕鼠器作为不可简化的复杂系统的例子,这是一件人们可以在普通五金商店买到的物品。这种捕鼠器非常具有代表性,它由多个部分组成:一个弹簧,一个木制平板、一个锤子以及其他部件。如果捕鼠器上任何一个部件被人取走,就不能再发挥捕鼠的功能……

因为达尔文本人所坚持的一个原因,不可简化的复杂系统似乎很难被纳入到达尔文的理论框架中。达尔文在《物种起源》中写道:“如果能够证实,任何一个复杂器官的形成没有经历无数的、连续的细微变化,我的理论将完全崩塌。但是我无法找到这样的例子。”达尔文在这里强调的是,他的理论是一个渐进的理论。自然选择必须在一段非常长的时间内,通过细微的步骤逐渐改善系统……然而很难想象的是,一些类似捕鼠器的系统能够按照达尔文所描述的过程那样,由一些事物逐步发展而来。例如,一个弹簧或者一个平台本身都不能捉住老鼠,即使为这个非功能元件再增加一个元件也无法做出一个捕鼠器。所以,生物中不可简化的复杂系统似乎向达尔文的进化论提出了一个难题。

问题因此就转变为,细胞中是否存在不可简化的复杂系统?是否存在不可简化的复杂分子装置?答案不仅是肯定的,而且有很多。在《达尔文的黑匣子》一书中,我介绍了几个生物化学系统作为不可简化的复杂性的例子:真核纤毛、细胞内运输系统等。在这里,我将简要地描述细菌的鞭毛……鞭毛可以想象为一个细菌用来游泳的舷外马达。这是在自然界中发现的第一个真正旋转的结构。它包括一个长的纤维状的尾巴,可以起到螺旋桨的作用;当它旋转的时候会带动液体介质运动,依靠其反作用力推动细菌前进。通过一个被称为钩形区域的装置,螺旋桨间接地附着在传动轴上,这个装置起到万向节的作用。而传动轴则附着在一个马达上,来自细胞外部的酸性物质或钠离子向细胞内部流动,从而为转动提供动力。就像一个汽艇上的舷外马达必须保持稳定那样,当细菌的螺旋桨旋转时,会有蛋白质保持鞭毛的固定位置,以起到定子结构的作用。其他蛋白质则起到轴衬的作用,允许传动轴通过细胞的外层隔膜。研究已经表明,细胞内部至少需要30~40种蛋白质才能够生产出一个功能性的鞭毛……缺少其中任何一种蛋白质,或者缺少任何起到螺旋桨、传动轴、主轴等作用的部件,功能完整的鞭毛结构都无法建立起来。

正像捕鼠器那样,我们很难用达尔文的理论来解释,自然选择的逐渐进化过程如何筛选随机的变异,从而产生细菌鞭毛,因为很多部件在其功能出现之前也必须存在……解释鞭毛起源中存在的问题并不局限于鞭毛本身,还应该扩大到其相关的控制系统。

其次,一个更加细微的问题是,各个部分是如何组织构成一个整体的。在这一方面,细菌鞭毛无法与舷外马达进行类比:舷外马达一般是在人类,或者称为智能主体的指导下进行组装的,智能主体能够指定哪个部件安装到其他的部件上。但是细菌鞭毛的组织信息(或者说组装任何一个生物分子装置)却存在于作为部件的蛋白质结构本身……因此,即使我们可以假设细胞中存在组成鞭毛所需要的所有相应的蛋白质(正在执行除了推进工作之外的其他工作),但是缺乏如何将它们组装成鞭毛的具体信息,仍然无法得到鞭毛结构。不可简化的问题仍然存在。

出于这样的考虑,我得出的结论是,达尔文的进化论无法解释细胞内的许多生物化学系统。相反,正如我所指出的那样,如果一个人看到了鞭毛、纤毛或者其他不可简化的复杂细胞系统中各部件的相互作用,就会相信它们像是被设计出来的——设计来源于一个智能主体的主观意图……

达尔文的支持者没有去证明进化论如何清除障碍,反而希望通过玩文字游戏来逃避不可简化的复杂性……肯尼斯·米勒确实声称……一个捕鼠器并非不可简化的复杂装置,因为捕鼠器的各个部分,即使拆分成单个部件也依然能够自己“发挥作用”。米勒注意到,一个捕鼠器的支撑条可以作为牙签使用,所以即使离开了捕鼠器仍然有其他“功能”。他继续提出,捕鼠器的其他任何部分都可以作为镇纸使用,所以它们本身都具有“功能”。并且由于任何有质量的物体都可以作为镇纸使用,那么任何物品的任何部件都拥有自己的功能。转眼间,已经没有任何东西属于不可简化的复杂事物!

……当然,这貌似合理的解释却依赖于显而易见的谬误,厚颜无耻的含糊其辞。米勒利用了“功能”这个词所具有的两个不同的含义。回顾不可简化的复杂性的定义,是指除去一个部件会“导致这个系统丧失实际的功能”。但在米勒的阐述中却并非如此,米勒将关键点从完整的系统本身所拥有的独立功能转移到了另外一个问题上,人们是否能够发现其中一些部件的其他用途(或“功能”)。然而,如果有人从我描述的捕鼠器中移走了任何一个部件,它就无法再捕鼠了。该系统实际上已经丧失了有效的功能,所以这个系统具有不可简化的复杂性……

将捕鼠器这个问题抛在身后,米勒接着又对细菌鞭毛展开了讨论,并且再次使用了同样的谬误。近年来,已经有研究表明,细菌鞭毛是一个远比想象中更精密的系统。不仅表现在它可以像旋转推进装置那样运转,它还包含了一个精巧的构造,用于从细胞内部向外部运输蛋白质,以组建该装置位于细菌外部的部件(Aizawa, 1996)。米勒连眼睛都没有眨一下,便断言鞭毛并非不可简化的复杂事物,理由是即使鞭毛中缺少了一些蛋白质,剩余的部分仍能独立地运输蛋白质。(在一些细菌的Ⅲ型分泌系统中发现了与鞭毛中的一些蛋白质类似但不相同的蛋白质。)米勒再次用模棱两可的措词将注意力从系统作为旋转推进器的功能转移到了部分部件运输蛋白质通过细胞膜的能力。然而,正如我论证的那样,移走鞭毛中的任何一个部件肯定会破坏系统作为旋转推进器的功能。因此,与米勒的观点相反,鞭毛实际上就是不可简化的复杂装置。此外,运输蛋白质的功能与旋转推进的功能几乎不存在直接关系,就像捕鼠器与牙签之间的关系那样……

智能设计假设的展望

我已经详细阐述了达尔文的支持者所提出的错误论证,这些论证使我受到了莫大的鼓舞,智能设计理论正沿着正确的轨道发展。毕竟,如果一项观念的反对者拥有充分的根据,在进行攻击时引用了客观数据,表现出强大的说服力,那么反对者完全有自信声称这种观念值得探究。

对智能设计理论而言还有非常重要的一点,即分子结构并不局限于我在《达尔文的黑匣子》一书中所讨论的例子。更确切地说,大多数蛋白质都是作为复杂分子机器的组成部分被发现的。因此,智能设计理论可能会扩大至细胞特征的其他部分,并且可能进一步到达更高一级的生物学水平。

科学在20世纪所取得的进步已经引领人们得出了设计假设。我希望在21世纪科学能够进一步证实并扩展这一假设。

参考文献

Behe, M. J. 1996. Darwin's Black Box: The Biochemical Challenge to Evolution. New York: The Free Press.

———. 2001. Reply to my critics: A response to reviews of Darwin's Black Box: The Biochemical Challenge to Evolution. Biology and Philosophy 16: 685–709.

Darwin, C. 1859. The Origin of Species. New York: Bantam Books.

问题

1. 自达尔文时代以来,科学家们获得了哪些关于生物细胞的信息?

2. 贝希提出的“不可简化的复杂系统”指的是什么?

3. 根据贝希的说法,为什么将这一概念纳入达尔文的自然选择进化论框架中如此困难?

4. 根据贝希的说法,捕鼠器和细菌鞭毛是如何阐述“不可简化的复杂系统”这一概念的?

5. 为什么贝希认为生命一定存在智能设计者?

6. 贝希如何回应肯尼斯·米勒对智能设计理论的批评?

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