哺乳动物为什么没有绿色皮毛?
除灵长类外的哺乳动物都没有绿色视锥细胞,所以这也导致了另一种现象:没有任何一种哺乳动物的毛是绿色的。这个问题曾经在某版的《十万个为什么》中出现过,题目是“为什么猫的花纹只有黑白黄三种?”当时书里给出的结论是:哺乳动物的毛发只有黑色素和褐色素两种色素,再算上白化基因,所以哺乳动物毛发只有黑、棕、白三原色,在这三种颜色之间以不同浓度比例搭配出来顶多是出现一些土黄色、橙色、灰色、枣红色,绝不可能出现绿色、蓝色、紫色、粉色。这种回答对孩子来说也许足够了,但又不太深入,严格地说相当于没有回答问题,因为问题是为什么只有ABC三种颜色,回答是:因为只有ABC三种色素。
那么原因是什么呢?就是因为哺乳动物都是红绿色盲,所以其他哺乳动物才没有进化出绿毛。绿色对它们来说和灰色没什么区别,哺乳动物的天敌一般来说也是哺乳动物,所以绿色的皮毛并不能起到比其他颜色更好的保护作用,保护色只要对它们的天敌或者猎物起到隐蔽作用就足够了,至于说这保护色对于鸟和蜥蜴而言是不是显眼,那都不重要。
在基因突变中,一个物种的基因序列非常庞大,每次复制时都会有极低的比例出现复制错误,而这些错误完全是随机产生的,复制产生基因变异的量比环境因素导致的基因突变量大得多。我们可以分析,绿毛既然谁都看不出来,那么至少是一个无害的特点。但即便是无害,想有绿毛也得对应地生成一段全新的基因编码,这些编码不是有目的地排列起来的,而是在一次次复制过程中随机出现的错误中,偶然排出了一段产生绿毛的编码,所以大部分绿毛个体很难活下来。这有点像打麻将,你希望通过大三元赢牌,也就是要求至少有“中”“发”“白”这3张,但有了中发白,你可不一定赢,其他牌也得没问题,凑成对才能和牌。
绝大部分能够表现出来的基因变异都是有害的,所以即使有好多次绿毛的动物被生出来,它们也大都是软骨病、耳聋眼瞎,其命运都是被其他捕食者吃掉,绿毛基因很难传下来。就算漫漫历史长河里有幸存活了那么几只健康的绿毛动物,但是因为绿毛对生存无益无害,所以基因仍然以稳定的变异比例进行下去时,绿毛的性状一旦因为突变没有表达出来,对哺乳动物来说无所谓,它们照样可以生活得很好。绿毛的基因是那么难以保留,又是那么易于失去,时间久了,看不到哺乳类动物有绿毛的概率会非常高。
通过刚刚分析哺乳动物为什么没有绿毛,大家可以多少理解进化中的奥卡姆剃刀原理,那就是“如无必要,勿增实体”。增了也是白增,迟早也要消失。有很多关于进化的问题都可以用这样的思路解答,比如说:为什么狮子没有翅膀?树为什么只能通过光合作用产生能量,而不能捕食小动物?生物在互相竞争,也受到环境的压力,所以大多数情况下只能维持住最低的优势。保留在身上的特性都是曾经为这个物种存活下来发挥过至关重要作用的。其实灵长类之所以后来和其他哺乳类动物区别开,有了三种视锥细胞,这也不是凭空产生的。人类的三种视锥细胞对光波的敏感峰值分别落在560纳米、530纳米和420纳米上,而整个人类可见光范围是400~730纳米,有330纳米这么宽的变化范围,但是有两种视锥细胞的敏感峰值离得那么近,一个560纳米,一个530纳米,那就是因为最早它们是同一条基因倍增后变异出来的。这两条基因序列如果对比,有98%是相同的,所以这两种视锥细胞才会在感受光波的峰值上那么接近。科学家们还发现就算是那些鸟类和爬行动物,它们的四色视觉基因也有一定的相似性,它们最早是由5亿年前同一种基因进化来的。
那么灵长类为什么会在这30纳米的波长宽度上出现了两种视锥细胞呢?这还得从我们生活在树上的老祖先说起。最早的灵长类是100%素食的。所有食物中果实是最理想的,但是很多水果在大部分生长时间里糖分含量都很低,只有在成熟的最末期糖分才会突然增加。糖分对于老祖先们是非常重要的东西,而糖分的多少可以反映在果实颜色上。如果哪个原始祖先在基因变异中偶然得到一个小的改进,可以比其他同类多看出一点点果实成熟与不成熟的区别,那他就能轻易获得更多能量,活下来的概率就会大增,他的后代活下来的概率也大增。渐渐地,凡是活下来的都是可以分辨那一点点浅绿色和深绿色、浅红色和深红色的个体了。
那么我们今后还会进化吗?当然,其实用“演化”这个词更合适。基因科学家们发现绝大多数男性视锥细胞有2个绿色素基因1个红色素基因,但是也测到了1个绿色素基因1个红色素基因,以及3个绿色素基因1个红色素基因的情况,而且发现绿色素和红色素基因比例不同的男性对红色和绿色的感受强度有明显的区别。那么对有3个绿色素基因1个红色素基因的人来说,是不是可能将演化途中多出来的那条绿色素的基因变成黄色素的基因呢?那样的话,这部分男性看到的也将是四原色的世界了。
刚刚说的一切都指向了一个结论:每个人眼中的世界是不一样的。其实何止看到的,听到的也是不同的。比如正常人耳可以听到的频率范围是20~20000Hz。听觉的感受器中内耳的毛细胞是重要的一环,可是它们从出生后数目就不再增多,只有5万多个,这些毛细胞会因为疾病、巨大的噪声,或者抗生素的原因受损。这种损失是永久性的,不能再生,所以人的听力从出生后就开始逐渐下降。一般到了60岁,大部分人都听不到6000Hz以上的声音了。所以在一场小提琴演奏中,高频谐振的部分他们是听不到的,而各倍频振幅的叠加才形成了整体的音色。
视觉、听觉、味觉、嗅觉都是如此,这就使得我们每个人的世界都有所不同。但是,又因为这些差别与我们感知到的信息总量相比占比很小,所以很少有同一个事物,不同的人感受是完全黑白颠倒的情况,也就是说我们对世界的各种事物存在大的共识。当我们沉下心去品味那些差异,试图感受别人眼中的世界时,艺术与合作就从中产生;当我们强迫别人认同自己的感受时,矛盾和战争由此开始。
但在世界上还有一个领域,为了解决人们感受到的世界不一样这个困难,他们决定采用统一标准。一个人在声称一个观点之前要说明自己是在什么环境条件下,用了什么设备,每一步都是如何操作的,得到了怎样的结论,这样的结论可以推导出哪些道理;而另外一个人假如不同意这一结论,那他也要在尽量一致的环境条件下,用同样的设备,模仿他的对手的每一步操作,得出另一个结论。如果他没这么做就开始争论,那该领域内的所有人都不会理睬他的声音。这个刻板,但对于争论来说又是唯一可行的领域就是科学。所以科学领域的争论是可以有结果的,虽然有时候受条件所限,验证最终结果正确与否需要相当久的时间——比如引力波从提出到验证经过了差不多100年——但它仍然可以被验证对错。
解读
我们这篇文章说到了“奥卡姆剃刀原理”:如无必要,勿增实体。虽然这个原理并不是什么科学结论,但其中蕴含了一种美,这种美在所有具有演化特征的系统中都存在,比如语言的发展、经济体的发展,都是如此。所以,虽然我们只是讲到哺乳类动物为什么没有绿色的皮毛,但如果你体会到奥卡姆剃刀原理的美,你就能解释为什么语法清晰、背书强大的世界语始终没能成为一门真正的语言,你也能解释为什么行政命令主导下的机构市场竞争力弱。
而这篇文章要说的不止于此,后面的内容让大家知道,原来每个人看到、听到、闻到、尝到同一个东西时,感受是不同的,即每个人的世界是不同的。这是我们不能否定别人主观感受的理论依据。从另一个角度说,这也是包容他人的心理基础。差异并不是不好,正是差异造就了文化多样性,而文化多样性造就了伟大的人类文明。
在众多文化中,科学发展出另外一个念头:希望在排除差异干扰的基础上讨论问题。只有这种讨论才能高效率地积累智慧成果。糅合了各种定义不清的差异去讨论,就算态度再认真,效率也是低下的,具体有多低,那就要看定义不清的元素在讨论中占比的多少了。知道了这些,再回看中外几千年来古代学者的那些“百家争鸣、各抒己见”,可能就有了新的取舍和观察历史的思路。