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生物进化的根本动因在于主体程序的内化

2020-09-19 02:22:07


达尔文在1859年出版的《物种起源》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、遗传和自然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:

1)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。(2)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,用中间类型绝灭化石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间断平衡论者和新灾变论者的猛烈批评。(3)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的等级向较高的等级发展变化。应该说,拉马克的观点虽然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,请大家指教!

  原初物质的被动反应性是生命产生的潜在力量

一百四十亿年前,宇宙因大爆炸而诞生。宇宙最初的物质是彼此独立的基本粒子,而后,随着宇宙温度的降低,这些基本粒子开始相互聚合而形成氢、氦等简单原子,并在此基础上聚合形成越来越大的团聚体——星云、恒星、恒星系统。这样,彼此独立的基本粒子及其聚合而形成团聚体共同构成了宇宙最原始的原初物质。这种以氢、氦等简单实在原子及其聚合而形成的恒星及恒星系统构成了原初物质的第一阶段。原初物质在此阶段的信息是单向化的,它缺少自组织结构,因此,它只能被动地承接其它信息的作用而呈现被动反应性,并因这种作用而被动地调整自己的信息组合方式和结构。原初物质的这种被动反应性并非仅仅造成死寂的世界,它也赋予了物质世界一种活力,使物质世界产生各种各样的相互作用,物质世界因此而呈现千变万化的多向性状态,这是物质世界不断走向复杂化高级化的一种潜在因素,宇宙因此而获得了不断演化的动力并因此而最终生成生命。因此,原初物质的被动反应性是生命产生的潜在力量。

由于物质的反应性,原初物质的这种被动状态必将被宇宙的演化方向所突破。随着宇宙温度的进一步降低,氢、氦等简单原初物质开始进一步结合为更大质量的新物质——分子。分子的诞生是个里程碑,因为这意味着宏观物质世界的真正开始,宇宙从此有了丰富多彩的意义,原初物质因此而发展到了第二阶段。  

分子的信息不是单在的,它是在单在的信息聚合而成的实体的基础上形成的,因此,它是个复杂的初在物质。这种初在物质虽然复杂,但是却相对不稳定,它很容易改变自己的结合方式,高温下容易分解,常温下又会可能与其它物质化合,这就是无机物的特点。但是,正是因为无机物的这种容易化合的特点,他们才有可能更多地聚合在一起,并最终会通过万有引力而形成更大的在体——行星。行星是原初物质中的最大聚合体,它的形成为无机物的相互作用和化合提供了广阔的平台,在此种复杂的信息集合体中,物质的错综交杂必然会演化出更加复杂的在体。此时,物质开始有了更加复杂的结构,物质之间的反应方式也开始向复杂化多样化发展,宇宙开始被赋予更多的灵活性并因此而加速而其演化速度。这种演化的结果会使物质结构进一步复杂化,而最终演化为具有自组织结构的物体,该物体会因信息的组成复杂而具有相对的稳定性和适调性。于是,初在物质发展到了更加高级的阶段——有机体。

  有机体的适应性孕育着生命的形成

有机体在其组成上必然高于原初物质的简单构成,它应该具有复杂的自组织结构,而复杂的组成意味着该种物质应该是数量众多的化合物即高分子化合物,而在已知的元素中,炭是最具备这一条件的。从化学角度分析,炭原子最外层有4个电子,既不容易失去也不容易得到电子,故相对稳定,但是却有利于每个炭原子与其它原子形成稳定的4个共价键,而且炭原子之间也可以形成共价键,既可以形成单键,还可以形成双键和三键;多外炭原子可以结合长长的炭链,也可以形成炭环,这样就为形成大分子提供了条件。炭族还有硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)等元素,它们原子的最外电子层上也都有4个电子,在这些元素中硅(Si)的分布较广,但是在常温下,硅的化学性质太不活泼,除氟气、氢氟酸和强碱外,硅不跟其他物质起反应;另外,它很难像炭原子一样形成多种价键,故难以形成大分子。基本粒子难以聚合成大原子量物质,故其它原子量较重的炭族元素在自然界中分布相对较少,更难以形成大的分子。这样,得天独厚的条件使炭原子易形成在自己引领下的自组织,而这就是有机化合物。按照从简单到复杂,有机体的形成主要经过两个阶段:有机小分子的形成阶段和有机大分子的形成阶段。

在地球早期,有机小分子是溶于水中的无机物通过吸收地球表面的紫外线、闪电等能量而形成的。有机体的自组织是在炭原子的引领下形成的,这种自组织在自然界中依据炭信息所能接受的信息源状态而聚合成种类繁多的有机大分子。由于炭的结构特点,使其具有无限构成性,故它可以与外在原子有机聚合成结构越来越复杂的大分子,这种大分子是在炭原子信息与周围信息源的不断交互过程中实现的,这个交互过程所不断形成的大分子应该具有越来越维护自组织的特点来,也就是说,它所不断形成的有机大分子就会越来越不易分解,这样,不断形成的有机物在其对外作用方式上不仅已超越了初在物质的反应性,且已经随着有机物的越来越复杂而呈现出越来越明显的适应性。

适应性是大自然进化的极其光辉的一环,分子及高于分子的物质会通过适应性而能随着环境的改变不断调整自己的结构和成份,而这种调整是有机的,调整后的物质存在应该更具备活力和稳定性。原初物质也是能够随着环境而改变自己,但是它的这种改变往往意味只进行着简单的分解和重组。而适应已经不是物质自身的本性,它应该是复杂物质所形成的类似于电脑指令程序的简单类程序,这种类程序尽管还不能像真正的程序一样具有指令功能,但是它会引领着有机物演化成更加高级的有机大分子并导致生命的主体程序最终诞生。类程序是物质内化的萌芽,也是宇宙精神的萌芽,这是宇宙演化关键所在,萌芽的内化意味着生命体的即将诞生。蛋白质、核苷酸等物质就是扮演着这种关键角色。

  主体程序的出现引领着生命的诞生

在形成生命大分子的过程中,核酸及蛋白质的合成具有特别重要的意义。蛋白质的合成需核酸的信息(指令),核酸的合成又需要蛋白质()催化,这一过程是在原始地球的条件下形成的。

蛋白质是由不同氨基酸按一定顺序通过肽键连接而成的肽构成的。氨基酸序列就是蛋白质的一级结构,它决定着蛋白质的空间结构和生物功能。蛋白质是一类含氮的生物高分子,分子量大,结构复杂。例如,血红蛋白的分子式是C3032H4816O812N780S8Fe4。蛋白质的结构如此复杂,正是说明了蛋白质的形成应该是处于类程序的引领下通过逐渐演化形成的,如若不是如此,仅仅靠分子偶然相遇和苛刻的物理条件是不可能做到的,因为这种机遇几乎等于0。不过,通过自组织所形成的蛋白质虽具有蛋白质的组成成分,但是在缺少核酸的情况下,它是无法做到自我复制的,因此,该种蛋白质还不具备生物体内蛋白质的许多功能,我们可称之为类蛋白质,但是这种类蛋白质的自组织程序功能已经非常接近程序的指令了,它离程序的形成仅一步之遥了。当类蛋白质的类程序已接近于指令程序时,它并不满足于现状,它会通过多种途径使自己质跃为程序指令。这样,在机遇的光顾下,类蛋白质的类程序终于遇到了一种特殊的物质——核苷酸。核苷酸链是由核苷和磷酸组成的,在氨基酸组合而成的肽链所形成的力场的作用下,脱氧核苷酸中的四种碱基核苷酸——腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)会组装出长长的核苷酸链,由于这种核苷酸链是在类程序的引领下形成的,因此,核苷酸链中的碱基配对就有可能标识蛋白质中的相应信息,这种信息的准确性会随着时间的推移以及核苷酸链与蛋白质链中的信息的交互作用而逐步增强,最终使核苷酸链成为类蛋白质链的标识码(见上图),此时,这样,发生于类蛋白质和核苷酸上类程序,就发生了本质性的变化,类蛋白质自组织中的类程序就质跃为核苷酸链上的程序指令。此时,蛋白质和核酸已经通过程序化的对应关系形成了一种逐渐稳定的互补绑定关系,真正生命意义的蛋白质和核酸就产生了。

RNA指令蛋白质合成过程的建立是在进化早期形成的。氨基酸或核苷酸在开始聚合时,其顺序完全是随机的,但一旦形成了第一个聚合物(核酸尤其如此),这个聚合物即可影响其它聚合物的生成。核酸本身互补的化学特性(物质本身的性质)将起很大作用。例如,如果首先聚合成一条核酸链为A-A-A……,这条链将作为模板影响以后核酸链的合成,即U-U-U……将比其它核苷酸链更易生成。在原始海洋中核酸的合成虽无生物催化剂,但无机催化剂是存在的,因此核酸的聚合与复制在原始海洋中是具备条件的。在最初形成的多核苷酸自我复制过程中可能会出现错误,通过多次复制及错误,可能生成与最初样板完全不同的多核苷酸链。这些多核苷酸(RNA)由于其核苷酸顺序不同, 分子内的碱基互补所生成的立体结构也不相同,立体结构不同将导致各种RNA 复制的难易程度和稳定程度不同,在实验室中已看到在某一条件下那些易于复制并且稳定的RNA将成为优势的种类。多肽也是在氨基酸随机的结合中形成的,RNA如遇到适于本身复制的蛋白质(),则此种RNA将是强者。因此,RNA的种类将受到自然选择的作用。在自然选择过程中,通过竞争占优势的种类复制速度快、复制准确,且产品稳定。根据外界的条件,某些RNA将在其所携带的信息及功能上占优势。另外,氨基酸随机聚合而成的某些多肽也具有催化作用,而某种蛋白质也可能催化某种RNA的复制,如果某种RNA能指令合成可催化自身复制的蛋白质,这种RNA在自然选择中将是强者。

蛋白质和核酸产生后,它们也业已形成了维持其存在的一致倾向性,这种维持其存在的一致倾向性使其呈现了一种不同于自然物质的生存性即生命主体性,作为蛋白质和核酸的统一体也因被赋予了一种超然的自主性而呈现生命状态,生命体因此而诞生。这样,通过物质的反应性和适应性两个阶段,大自然终于进化成具有程序指令的主体程序及其自主组织了,主体和作为主体性存在的生命同时得以诞生。主体性表现为程序指令性,主体的实质就是指令生命体进行自主自动运作的程序即主体程序。主体程序就是基于生命机体的形成过程而自然形成通过特定语言编码的的指令排序,是通过环境的激发而自动运行的指令程序。主体程序以生命体为载体,但本身具备非物质性,这使我们由此而找到了精神产生的现实根源和实质:主体程序运作过程对外彰显为精神性,精神的实质也就是主体程序。这样,主体、主体程序、生命体、精神具有实质上的一致性,他们均是宇宙长期演化到蛋白质和核酸阶段后,由量变而最终质跃的必然结果。

主体程序作为一种非物质运行方式是不能独立存在的,他必须借助于承载自己的载体——生命体才能彰显,而生命体也因主体程序才呈现生命性。生命体显然已经明显区别于原初的、物质存在,因为他拥有了主体。这种主体性主要体现在三个方面:1、功能性,构筑了自动获取能量的功能体系;2、生存性,主体具有维持自己生存的本能,会通过适应环境自行进行有利于自己的调节,这主要表现在对外界的适用性调节上,如刺激调节、安保调节、生长调节、活动调节等;3、繁衍性,主体能通过基因遗传的方式复制自己的程序片段以体现主体我的延伸。主体的上述三个方面通过其程序体现出来的,程序性是主体的实质,没有程序就无法体现主体性,但程序只是主体这之所以为主体的必要条件而不是充分条件,要判断一种程序是否能成为为主体,关键在于其是否具备上述三个特征。主体的上述三个特征就足以说明生命我对自在的完全超越性,作为主体程序的生命体显然是宇宙演化过程中自发地形成的。宇宙演化赋予生命所形成的的程序与目前水平计算机程序具有一定的相似性,它们实质上都是指令程序,但是指令的组成方式和功能具有具有很大差别,生命程序具有主体性,是主体程序;而目前的计算机程序还仅仅是人工设计的被动程序,则还不具备主体性能。生命的指令程序从一开始就是主体的,否则,他无法运行程序,这一点使其大大超过了现阶段的计算机,生命的指令程序仅在运行速度上低于计算机。生命的指令程序之所以是主体的,根源于他的无奈,他只能从自然的演化中形成并在自然的演化中造就自己的主体性。

另外,细胞上述三个功能性特征还应是建立在程序的最优化基础上的,也就是说生物的主体程序总会自动调节,按照适合于自己生存的最优化方向进行内化发展,这是由宇宙的正向演化规律和生物进化的优胜劣汰规律规定的。根据最优化特征,我们就可以解释史前动物形体逐渐变小的原因,从而搞清楚恐龙消失的原因并非是基于偶然的灾变,而是由于大型动物在进化过程中内化质变出一种更加优秀的主体程序,而这种主体程序需要摆脱庞大的身躯才能高效运行。

生命体诞生后,此时的宇宙呈现出勃勃生机,因为宇宙演化而出的生命体被赋予了一种崭新的演化方式——主体程序演化。与单纯物质外在的演化方式不同,主体程序会通过与生命体及环境的互动而自主地进行不断完善性地演化,并引领生命体进行有利于自己生存的外在演化。很显然,主体程序的演化已完全不同于物质外在的演化,而是一种寄寓于生命体内部的非物质的演化方式——内化,正是基于这种内化的引领,生命体才得以不断进行外化(生命体外在物质的演化,即进化)。此时宇宙便开启了内化的先河,生命体因主体程序的内化而逐渐凸显。此后,宇宙就在内化(生命主体程序的内在演化)和外化(生命体的进化)双重作用下,展开了它迄今为止最为绚丽多姿的演化进程。

  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地演化方式。因此,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。其中,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。

1、在生命体的自主程序阶段,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。

35亿年前主体程序出现后,蛋白质和核算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,这是单细胞生物作不到的。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(《在之演化》,41-44页,北京燕山出版社,王江火著),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:由法国等多国科学家组成的研究小组在201071日出版的英国自然》杂志上称,他们对来自加蓬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。这样,单个细胞的程序必然会超出己身而联合形成整个有机体的统一程序,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。

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,它是与脊推动物相对应的一类,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、软件动物、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,在地质学上称做寒武纪的开始,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,我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,但这种移动是缺少感受性的盲目,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。第一,神经元赋予了生命体更为强大的生存功能。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,这使其功能较之生命初体发生了根本性地变革;神经元遍布躯体的相互链接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。第二,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。他还不能够主动地捕食,这对生物机体的自身安全和生存竞争是不利的。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相动中,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,随着进脊椎动物的出现,神经系统终于进化出中枢神经系统,脑体随之出现。

2、脑体的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,标致着脑体的诞生。

脑体(上图)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性能的承载体,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其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。

由此可见,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,并将主体程序质跃生物演化为最为高级的阶段——意识。

  人类及人类精神的形成

20017月,一个由40名法国、美国和乍得人组成的科学小组在乍得一个边远的沙漠地区发现了一个700万年前的完整的原始人类头盖骨化石后,这是迄今发现的最古老的人类化石。是否人类可从大脑及其外在形态的头盖骨中加以识别,但人类出现的标致并不在不在于其外在形态肢体上,而在于其主体程序的内化程度方面。当然,作为人类主体程序载体(人脑)的结构和机能也能展现其不同凡响的一面。

距今七八百万年以前,人类和类人猿的共同祖先——埃及古猿才开始向不同的方向进化。这种古猿的一支通过森林古猿进化成为黑猩猩、大猩猩;另一支则可能通过南方古猿、猿人发展到现代人。这个过程是在特定的环境条件下进行的。在新生代的第三纪,世界范围的造山运动很活跃,由于这样大规模的地壳运动,致使世界气候发生了较大的变化,特别是到了新生代的第四纪,气候变化加剧,出现了一系列的冰川期。在地形和气候巨大变化的影响下,原先一些连绵不断的森林逐渐变得稀疏,林中空地不断扩大,最终被稀树草原所取代。这时,生活在这里的一些古猿逐渐由树栖生活转到地面上生活,最终进化成人类,而留在森林中的那部分古猿则进化成了类人猿。人类的祖先由树上下到空旷的地面上生活后,逐渐能够使用树枝和石块等来防御猛兽,或挖掘根茎等来食用。在这个过程中,古猿的身体结构发生了重大变化,其中最重要的是由四肢行走转变成两足直立行走。这一转变不仅增强了人类祖先的生存能力,也使他们的身体结构发生了一系列适应性变化,如身体重心下移、下肢骨增长、骨盆变短增宽、脊柱从弓状变为S形等、喉结的形成。因此,可以说人体的基本结构特征都与两足直立行走有关。此外,两足直立行走还使人类祖先的前肢从用来行走和支持身体中完全解放出来,为进行各种各样的活动创造了条件,同时也为脑的进一步发展和增大创造了条件。人类的祖先在使用天然工具的过程中,逐渐学会了制造工具。