生物进化的根本动因在于主体程序的内化

自然物质的演化具有很大程度的盲目性和偶然性，但一旦自然物质被赋予了程序并进行程序指令，而自主进行有利于自身的发展，情况就完全不一样了。其时，自然物质质跃为主体性存在，而演化的质量效果将会大大提高。生物的演化进程表明，生物之所以为生命体并在相对较短的时间内，迅速形成多样性并导致生命的功能加速发展，根本原因在于其主体程序的内化。

一、 进化论的重大缺陷

达尔文在1859年出版的 一书中系统地阐述了他的进化学说，其核心理论大意如下：生物都有繁殖过剩的倾向，而生存空间和食物是有限的，所以生物必须“为生存而斗争”；在同一种群中的个体存在着变异，那些具有能适应环境的有利变异的个体将存活下来并繁殖后代，不具有利变异的个体就被淘汰；如果自然条件的变化是有方向的，则在历史过程中，经过长期的自然选择，微小的变异就得到积累而成为显著的变异；由此可能导致亚种和新种的形成。其理论可简单概括为生物的生存竞争、遗传变异、自然选择。达尔文的进化理论，从生物与环境相互作用的观点出发，认为生物的变异、遗传和 选择作用能导致生物的适应性改变。由此可以得出一个结论：生物物种是从简单到复杂、从低级到高级、从少数类型到多数类型，逐渐地变化和发展的。由于这个理论有充分的科学事实作根据，所以其大部分对生物的宏观进化结论是能被普遍接受的。但达尔文的进化理论显然还存在一些缺陷，使其不能完善地解释生物界的所有现象，总结如下：

他的自然选择原理是建立在当时流行的“融合遗传”假说之上的。按照融合遗传的概念 ，父、母亲体的遗传物质可以像血液那样发生融合；这样任何新产生的变异经过若干世代的融合就会消失，变异又怎能积累、自然选择又怎能发挥作用呢。‚达尔文过分强调了生物进化的渐变性；他深信“自然界无跳跃”，用“中间类型绝灭”和“ 记录不全”来解释古生物资料所显示的跳跃性进化。他的这种观点近年正越来越受到 者和新灾变论者的猛烈批评。ƒ生物进化论仅仅解释了寒武纪以来几亿年内发生的生物进化问题，忽视了整个宇宙和地球演化对生物进化的基础性作用，这令其显得不够完善。④不能解释寒武纪（五亿五百万至五亿四千万年前）时期“生命大爆炸”现象第。⑤进化论认为所有物质来自于同一个祖先，但这有违背了近亲繁衍代代劣质，最终导致生物灭绝这个生命发展的基本规律。⑥精神来自于生命体的进化，但进化论没有涉及到精神的产生问题。等等。

由于进化论的上述缺陷以及其它越来越多的反驳事实，进化论现已被很多人质疑。据新浪网，美国500多名科学家联合签名反对达尔文的进化论，他们联合签名的反对文章中写道：“我们对达尔文的进化理论表示非常怀疑”。由此可见，任何理论都不是绝对的，我们的确应该重新审视进化论。

笔者认为：进化论能够基本揭示生物的进化事实，其主导思想是基本正确的，但进化论只是从物质外在形态的变化实施推导出来的结论，也就是说进化论（包括细胞说、比较解剖学，古生物学，胚胎发育的重演律、分子生物学、基因说等）只分析研究了物质进化的外在原因，而没有涉及到物种进化的更为根本内在原因——导致生物不断由低级到高级进化的内在动因是什么？换句话说，究竟是什么内在的力量竟然会导致生物会不断进行生存竞争、遗传变异、自然选择？这才是生物进化论应该要解决的最为根本性的重大问题。正是由于这一根本性缺陷的存在，使得进化论就像牛顿之于爱因斯坦的物质时空观一样，因其不能更基础性地解释问题而漏洞百出。因此，进化论需要更深层次的进一步发展，需要从导致生物之所以进化和精神形成的更基本的内在原因分析着手。遗憾的是：迄今为止的所有科学家都忽视了这个问题。他们只是一味地在生命体内部进行越来越细地物质分析，但物质分析永远无法解释生命体及其精神的非物质性，而这种非物质性才是构成生命体作为一种特殊物质所具有的根本性的内在动因。关于生物进化的内在原因，拉马克也曾早就指出：生物本身存在着一种内在的“意志力量”驱动着生物由低等级向较高等级发展变化。应该说，拉马克的观点虽然带有意志论色彩，但他毕意识到了生物进化的内在原因，只是由于当时科学技术和认识水平的限制，使他无法分析到这一更加深层次的内因。而今，人类社会已经进入到21世纪的信息时代，历史已赐予我们更高水平的认识工具，我们可以很好地运用当代信息理论来解释导致生物进化的根本性动因。下面，我就站在宇宙演化的角度上，用主体程序理论来解释生物演化的内在动因及生物演化历程。

二 、生命主体程序的内化和生命体进化促进生命体不断由低级走向高级

内化的发现告诉我们：生命物种的起源不仅仅是单纯基于进化方式，更是基于另外一种根本性的内因——主体程序的内化，生命物种的起源应该是基于内化与进化共同作用的结果。因此，从理论角度出发，生命物种起源实质应该是生命体内化和进化在共同作用的演化，也就是说：生物进化理论应该上升为生命演化理论。

与原初物质盲目随机性的演化（实质仅仅是物质外在的进化）不同，出于生命体自身生存发展的需要，主体程序的内化发展赋予了生命体以越来越高效合理的演化方式。生命体的演化呈现出越来越快发展节奏，使其以逐渐加速状态完成了主体程序初级阶段和高级阶段。在这做一个形象的说明：如果把生命体看做计算机硬件的话，那么主体程序就是计算机软件，而计算机软件程序全部都是用计算机语言来编写的。计算机语言分为初级机器语言和高级语言，如此同时，计算机软件程序也分为初级形式和高级形式。同样，生命主体程序及其相对应的语言也分为其初级阶段和高级阶段。不同的是：计算机程序的初高级形式是基于计算机发展的需要而人为产生的，而生命体主体程序则只能通过自己的主体演化，由初级主体程序（本我）发展到高级主体程序（自我）阶段。与此同时，其相对应的作为硬件的生命体，也不断由初级发展到高级形式。

初级主体程序又分为自主程序和主动程序两个阶段；而高级主体程序则属于人类发展阶段，分为自为程序、自觉程序两个阶段。宇宙在上述四个阶段中，充分展现出其生命体由简单到复杂的演进过程。

（一） 自主程序阶段。生命体的前期演化相对缓慢，后期出现“寒武纪生命大爆炸”现象

在生命体的自主程序阶段，生命体的发展历经生命初体（自主程序的初级阶段）、神经体（自主程序的高级阶段）两个阶段阶段，其中生命初体又分为单细胞生物和多细胞生物两个阶段。

1.生命初体的形成

35亿年前主体程序出现后，蛋白质和核酸在其引领下逐渐进行了越来越紧密的结合以共同合作生存，最终形成一个个相对独立的自主性单元——细胞。初始的细胞是原核的，这使其功能不够完善，因此便最终演化为真核细胞。而真核细胞同样相对单薄，他还需要进一步发展至多细胞生物，这是因为：多细胞有机体的优越性在于能占据更复杂的领域，可以同时多方面利用资源，因而更能适应环境并使其生活圈增大，这是单细胞生物做不到的。但细胞本身就是一个个相对独立“自然形成的超级生物计算机”，其系统内部极其复杂，他们要想最终合并或分裂出多细胞生物是非常艰难的。这需要足够巨量的细胞以便最大机遇地形成，而这些初始生命体的主体程序水平及其功能性相对较低，而生存的环境还也相对恶劣，因此，作为自主程序初级阶段的生命初体的演化是个极其艰难的缓慢过程。最新发现表明：由 等多国科学家组成的研究小组在2010年7月1日出版的 《 》杂志上称，他们对来自 的化石的最新研究发现，多细胞生物起源于21亿年前。这就告诉我们：生命形成后需要经过14亿年，才演化出第一个多细胞生命体。这个过程如此漫长，充分说明了细胞之间合作的复杂性和重要性。

多细胞的形成是出于单细胞之间经常协作获取资源和能量的需要。虽然在进化历程及随机性上，单细胞链接成为多细胞的机遇非常小，但由于主体程序的存在，使得单细胞之间的这种紧密连结不再陷入盲目性，而是有选择地高效进行。单细胞合作形成多细胞需要具备如下几个条件：资源共享；‚）具有共同的基因；ƒ主体程序互通。其中，主体程序互通的难度较大但尤为关键。

单细胞的主体程序是基于蛋白质和核酸的绑定而形成，它们具有各自独立的程序运作体系，在这种情况下，单细胞之间形成程序互通的难度是很大的。首先，需要具有相适配的程序序列，因此合作形成多细胞生物的各单细胞往往来由同一细胞分裂而形成的，这样才有可能使各细胞之间的程序互通成为可能；其次，细胞之间的主体程序连结需要有一个长期渐进过程，最初的程序互动是非常简单的，但这种互动也会形成互动程序并逐渐积累而遗传下来，随之在长期的增进性变异中不断得到加强，而最终形成稳定的连结合作关系。至此，多细胞才能最终形成。

多细胞生物的出现具有非常重大的意义，他开启了生命向复杂生命演化的先河，意味着生命进化不断由低级到高级的可能性。多细胞生物同样展现了物质由简单到复杂的正向演化过程，多细胞的组织和器官就是这种进化的必然结果。多细胞有机体的基本生命活动仍在细胞中，形成多种生活方式的目的在于更好地进行代谢与繁殖。在程序学上，多细胞生物可以看成多台超级计算机的结合，在这个有机体内，单个细胞程序不再单独发挥作用，每个细胞的程序在相互影响，他们会采取协调一致的方法共同解决机体内部的问题，如此，才更能体现生命的主体性。但在神经系统出现之前，这种细胞合作还是初级的，因为他们的自组织还缺少一种高效的信息传递方式，程序引领仅会作自身组织内部的调整，这使他们在应变能力和维护自身利益能力方面还相对不足。因此，生命体的演化又进入到自主程序的高级阶段——神经体阶段。

2.神经体的诞生

神经体即是无脊椎动物（为了强调神经细胞的统领作用而暂称之），主指还没有形成中枢神经系统的动物。无脊椎动物是动物类群中比较低等的类群，它是与脊椎动物相对应的一类，最明显的特征是不具有脊椎骨。包括海棉动物、腔肠动物、扁形动物、线形动物、环节动物、软体动物、节肢动物、棘皮动物等类群。无脊椎动物的构成和功能远比处在原初阶段多的细胞生物要复杂得多，这使多细胞生物最终演化出无脊椎动物的过程不仅同样是缓慢的（大约15亿年），而且这个时期的生物种类也相对较少，而直到约6亿年前的“寒武纪生命大爆炸”。 “寒武纪生命大爆炸”是指： 大约6亿年前，在地质学上称做 的开始，绝大多数无脊椎动物门在几百万年的很短时间内出现了。这个现象连达尔文也感到困惑，其后也有很多人用来作为反对进化论的证据。笔者认为：“寒武纪生命大爆炸”并非证明了进化论的不正确性，而是说明了进化论的不完善性，进化论需要进行基础理论方面上的重大改进，而发展到主体程序理论。下面，笔者就用主体程序理论来说明这个问题。

在生命初体阶段，单细胞动物和初级多细胞动物在受到周围环境刺激时会发生位置上的移动，但这种移动存在着缺少感受性的盲目，为了有效地控制这种盲动，主体程序便会引领生命初体中的部分普通细胞分化出能感受环境并能控制自组织运动的细胞来，这就是神经细胞。神经细胞的形成是出于生命完善自身功能的需要。神经细胞是神经组织的基本单位，又称神经元。无脊椎动物便是以神经细胞组合而成的神经网络为主导的生命体。通过对无脊椎动物的分析可以明显地看出，相互链接的神经系统对其机体的统领效果应该是远大于没有神经系统的生命初体的，这对其生命的不断进化有着深远的意义。而从无脊椎动物的一般活动可以看出，神经活动尽管极其复杂，但仍然有机理可循，而明显地呈现出信息的程序化特征。无脊椎动物在信息的处理上不仅具有细胞之间的协同合作功能，而且由于神经系统的作用，使这种协同合作有可能达到优化的效果。程序也不再是固定不变的模式，它会被神经系统加工改造而合理化。拥有神经元的无脊椎动物此时发生了本质上的质跃。

（1）主体程序质跃为统一性主体程序，神经元赋予了生命体更为强大的生存功能。

由于各个细胞具有各自独立的主体程序，但为了共同的生存利益，各个细胞需要进行有效地协调起来，它们必然会超出己身而联合形成整个有机体的统一的指令性能量子序列，这就是统一的主体程序。统一的主体程序是对各个细胞协调性指令序列，而不同于各个细胞自身基于蛋白质与核酸的绑定而形成的序列，但统一主体程序是基于各个细胞主体程序协调一致的基础上形成，它对各个细胞具有指令性功能。如果说，细胞的主体程序是基于各种有机分子、微观粒子、极限粒子而形成的话，那么，统一的主体程序相当于把各个细胞当做基础形成更为高级的主体程序。很显然，统一主体程序是一种超越于各个细胞的指令序列，他需要有特别的载体才能够很好地承载并高效运作，这个载体就是遍布躯体而相互链接的神经细胞——神经元。

神经元的功能是接受某些形式的信号并对之做出反应、传导兴奋、处理并储存信息以及发生细胞之间的联结等。形成了统一的主体程序并构成了感觉的基本存在方式，而感觉是高于生命初体的自组织程序的更为高级的程序存在，它会统领自组织作灵活多样的更大调整甚至是使自身发生位移。由于神经元的这些功能，动物才能对环境的变化做出快速整合性的反应。这样，无脊椎动物便会因其基于神经网络而形成的统一主体程序，而被赋予了远比生命初体要强大得多的生存能力。基于此，当寒武纪时期出现了神经细胞后，其进化速度必然要加快许多。

（2）神经细胞的可塑性赋予了无脊椎动物的种类繁多的形态多样化。

自腔肠动物开始有神经细胞，至高等动物神经元的数目越来越多，神经系统也更为复杂。神经元可分为胞体和突起两部分。胞体的大小差异很大，突起的形态、数量和长短也很不相同；而突起又分树突和轴突两种。神经细胞的复杂性使其具有较高的可塑性，在主体程序统领下的无脊椎动物可以根据环境的变化和自身需要，进行有利于自己生存与发展的在构成和形态方面的多样化调节，这必然会导致生物种类的多样化。

基于此，在正常情况下，当主体程序引导神经细胞诞生并形成具有感觉功能的主体程序后，生命体便在更加高效的主体程序内化和进化的不断相互作用下，高速加快了生命进化的历程，最终导致了“寒武纪生命大爆炸”现象。

但神经体也存在明显的不足，它的神经系统由于缺少统一的指挥中心——中枢神经系统而不能对环境信息进行综合处理，这对它自身的安全和成长仍然是不足的。神经体的神经系统相对分散而缺少集中，这使其在接受神经末梢的信号时，不能进行很好梳理，因而程序的指令还带有一定的盲目性。因此，就主体程序的发展来看，他仅处在自主程序发展的高级阶段。很显然，精神于此阶段仅仅处在萌芽状态。所以，在环境信息及其机体程序的长期互动中，无脊椎动物的神经组织逐渐有了向一个方向集中发展的趋势。从扁形动物开始有神经结构的分化，其头端出现了神经节。环节动物有明显的头部，头神经节增大，是脑的最初雏形。神经节的出现应该是神经系统进化的关键一步，这意味着神经元将不再是一种散漫的分布状态，他开始使神经元集中化、复杂化，这有利于对信息的集中处理。神经节的这种状况会由于其功能的强大而加速这种进化过程，这样，在相对不久的时期内，随着脊椎动物的出现，神经系统终于进化出中枢神经系统，脑体随之出现。

（二）主动程序阶段。脑体诞生，主动程序使精神开始表现为心理活动

神经体诞生后，由于生命体已经从基本层面上解决了生物发展多样性和复杂性的问题，故其发展非常迅速，不仅导致了生物大爆炸现象，而且仅仅经过0.7亿年，生命就迅速从神经体过渡到脑体阶段，这是生命体的又一个质跃。1999年，在5亿3千万年前的早寒武世澄江化石库中发现“裸体”昆明鱼和海口鱼，标志着主动程序和脑体的诞生。

脑体同样是具有神经体的特征和功能，但脑体明显高于神经体，它是以中枢神经系统为主导的，生物学上又称为脊椎动物。在无脊椎动物时代，由于神经系统相对简单并且联系疏松，程序只是对外界刺激的简单回应，主体性只体现在程序的指令上，还无法对信息进行大量而集中的加工，因此，无脊椎动物不可能产生心理活动。心理活动只能在有了可以集中加工处理信息的中枢神经系统以后才有可能，其中大脑的活动是最关键的。生命进化到脊椎动物的脑体阶段后，由于中枢神经系统的出现和引领，主体程序开始表现出其主动性特点来，生命的主体便开始进入到主动程序阶段。

动物脊椎是脑体的主动程序的承载体，大脑是脑体出现的主要标志。脊椎动物属于脊索动物亚门，因此具备脊索动物的共同特征。脊椎动物是数量最多、结构最复杂的生物进化体，其形态结构彼此悬殊，生活方式千差万别。脑体以脑的出现为主要特征。这是一个从无脊椎动物长期演化的结果，脑体的形成首先需要神经的进一步完善。神经组织的演化经历了初现神经组织的腔肠动物的网状神经系统，再由分散的网状神经系统阶段进化为扁虫的梯形、环节动物的链状神经系统，进而到脊索动物出现中空的管状神经系统，这是一个从无到有，从分散到集中，从简单到复杂的演化历程。管状神经系统出现具有重大意义，因为在这样的神经系统中，神经元更加集中分布在管中，神经传导速度也更快。脑体并不是突变形成的，它需要神经细胞的预先集中过程，管状神经系统恰好能满足这一需求。在内在程序的约束下，管状神经最终聚集成了脊索。脊索由柔软而富有弹性的结缔组织组成，脊索细胞内充满半液态的胞质，外面包有细胞膜。脊索是一条纵贯躯体背部，在消化管之上、神经管之下并与之平行的一条索状结构，起着支持身体作用的管带状神经体。脊索形成于无脊椎动物到脊椎动物过渡门类——有脊索的尾索动物门和脊索纵贯全身的头索动物门身体内，他虽没有形成大脑，但是为向大脑的过渡提供了前提，如头索动物门就已经形成了脑泡。大脑的最终完全形成应该在脊椎动物出现的同时，但是由头索动物到脊椎动物仍然需要一个过渡阶段，因为大脑不可能是突变后一下子形成的，这需要脑泡的逐渐分化过程。在这个过程中，神经管前部首先膨大形成3个脑泡，即前脑、中脑和菱脑。以后，前脑进一步分化成端脑（大脑）和间脑，中脑不分化，菱脑分化为后脑（小脑）与延脑。脑以后的神经管发育成为脊髓。神经管中空的管腔在成体中仍保存下来，在脑中成为脑室，在脊髓中成为中央管。与此同时，柔软的脊索逐渐被骨骼所保围并形成脊椎，同时以大脑为主导的中枢神经系统也最终形成，神经系统第一次被区分为中枢神经系统和外周神经系统。这样，脊椎动物即脑体作为一个新的门类开始了他另一个进化阶段。

中枢神经系统的位置常在动物体的中轴，由明显的脑神经节、神经索或脑和脊髓以及它们之间的连接成分组成。在中枢神经系统内，大量神经细胞聚集在一起，有机地构成网络或回路。中枢神经系统是接受全身各处的传入信息，经它整合加工后成为协调的运动性传出，或者储存在中枢神经系统内成为学习、记忆的神经基础。中枢神经系统像是一部容器巨大的信息加工器，加工的结果可以出现反射活动、产生感觉或记忆。例如动物遇到伤害性的东西，会逃避躲开，这是一种反射动作。在这个反射动作中，伤害性刺激所引起的信息，传入中枢，经过中枢的加工，再经运动神经传出，引起了肌肉的活动。中枢神经系统接受传入信息后，可以传到脑的特定部位，产生感觉，这一点在人类是可以根据主观的经验明确地报告出来的，在动物或许也有同样或类似的感受。有些感觉信息传入中枢后，经过学习的过程，还可在中枢神经系统内留下痕迹，成为记忆。中枢神经系统在完成上述功能活动时，有一个非常重要的特征，即协调与整合。协调指整体作用中的各个作用结合成为和谐运动的过程；整合是指把单独的、部分的活动变成为一个完整的活动过程。这种协调和整合作用恰好体现了其主导程序的指令性作用。在这里，输出不再与输入呈一对一的关系，可以是多个输入，转化成单个输出，或者相反。这些活动都体现了中枢神经系统的协调与整合作用。如果从有机体与环境之间的相互关系来看，则中枢神经系统的功能可以归纳成两类：主动作用与对抗作用。对抗作用就是对抗外界环境给予机体的刺激，力图维持机体活动的原先状态，在生理学上称稳态性作用。这对保持机体生理状态的相对稳定，对于各种生理正常功能的进行有着重要的意义。各种先天的反射性活动，基本上都是属于这一类，如体温调节反射，食物引起的胃肠活动反射等。另一类作用并非由明显的外界刺激所引起而是由机体主动发动的，称主动作用，这在高等动物尤为明显，如猫向老鼠扑去，如人们随意想发动某个动作等。在这两种活动的基础上还可经过学习，获得新的行为。总之，在维持生命机体的活动过程中，中枢神经系统起到了中心枢纽的作用，引领着生命机体的生存与完善性发展。

中枢神经系统为信息的集中加工提供了场所，因此，动物进化到脑体时出现了重大变革，主体程序的复杂化开始有了质的飞跃。如果说，细胞的出现意味着主体程序的诞生的话，那么，脑体的出现则标志着主动程序的出现。主动程序仍然属于统一的主体程序，但他是在以神经元为载体的统一主体程序中发展起来的，是对神经元统一主体程序的超越。主动程序的伟大意义在于，主体程序已经不仅仅是基于身体的协调而形成的程序，而是将主体程序升华为主体的一种相对高级的感受性——心理活动，主动程序的运作过程就形成了动物心理活动。这表现在两个方面：心理活动的本身就是一个主动编程的过程，即程序不仅仅是生命自身的编码组合，更重要的在于中枢神经系统会将这种编码进行主动地组合形成更为高级的程序；机体会在本能的诱发下，通过主动程序主动地获取营养和能量。动物的程序编码是在机体信息与外界信息互动过程中通过自组织的优化而形成的，而这种信息的存在方式主要是感性具体的，也就是说：动物的心理活动主要是建立在第一信号系统的基础上，它只有物种的经验即无条件反射和个体的经验即条件反射，而没有社会经验。

由此而知，动物脑的进化呈现出一个机能逐渐攀升的过程。无脊椎动物的“脑”并没有发展到居于神经系统主导地位的程度。低等脊椎动物脑的机能还不突出，随着动物的进化，脑也发展起来，到了鸟和哺乳动物，脑处于神经系统的主导地位。脑的变化以大脑、小脑最显著，小脑是从菱脑分化出来的；大脑是从前脑分化出来的。在进化的历程中，小脑逐渐发展；大脑大为发达成为进化的主流；中脑变化不大，相对体积减小，重要性降低。大脑最初只是一对平滑的突起，和脊髓一样，灰质位于内部。嗅叶的感觉神经元经过大脑与后面的神经元联系，大脑本身的协调作用不显著。现代鱼的大脑基本上处于这一阶段。两栖动物从古代鱼发展而来，大脑中的灰质增多，其中的突触数量也大为增加，看来它可以对从嗅感受器传来的冲动和其它感受器传来的冲动加以协调、整合。从两栖动物开始，原来位于大脑内部的灰质逐渐向外转移，最后覆盖在大脑表面，形成大脑皮层。两栖动物和许多爬行动物大脑的机能仍旧是以嗅觉为主。在高等爬行动物的大脑部分出现了新脑皮层，哺乳动物是从这类爬行动物进化而来的，原脑皮、古脑皮缩小，新脑皮层有更大的发展。在低等哺乳动物，新脑皮层也已几乎盖住了大部分前脑的表面。

可见，在生命体内化和外化的不断推动下，生命大脑逐渐走向高级，哺乳类使大脑发展到了一个较高的水平。但大脑的复杂化还需要进一步展开，这样，宇宙在演化到7百万年前的时候，生命体终于开始质跃为人类，并将主体程序质跃为生物演化为生物高级的阶段——意识。

（该文由本文作者于2012年6月发表于哈尔滨工业大学主办的《生物信息学》第二期）