有生命機體的進化及其復雜結構的產(chǎn)生和再產(chǎn)生，是生物學上持久的，也許具有深遠意義的謎。

在生命世界中，無論就單個有機體的形態(tài)而言，還是就它們的組群分類而言，已經(jīng)出現(xiàn)了高度的多樣性和一致性，盡管人們知道，進化所能利用的時間是有限的，而且認為它受突變和自然選擇的隨機過程的支配。

生物學家認為，我們今天所看到的有機體和生物的形式，是由不可思議的遺傳突變和自然選擇塑造并創(chuàng)造出的。自然界就好像一個盲眼鐘表匠，它的試錯法產(chǎn)生了生物圈的有序和多樣性的全景。一般來講，物種隨機變異所產(chǎn)生的絕大多數(shù)突變體在某些方面都存在缺陷，因而會被自然選擇所淘汰。然而，隨機突變不時地會偶然碰到使個體更適于生存和繁殖的遺傳組合，這種個體又把它的突變基因遺傳給子孫后代，而由這些后代所產(chǎn)生的許多后代，就取代了屬于先前占主要地位的物種的那些個體。

現(xiàn)在，大多數(shù)研究人員對此觀點表示贊同。然而不少人也對此提出質疑：隨機過程是否能夠創(chuàng)造出一種甚至其基本要素，如蛋白質和基因，都比人類的智能更復雜的進化結果呢？諸如人的大腦這種真正非常復雜的系統(tǒng)是偶然出現(xiàn)的嗎？

質疑者的結論是，被自然選擇所影響的偶然突變，能夠很好地說明特定物種的變異，但幾乎不能說明它們的連續(xù)變異。

自從達爾文于1859年出版《物種起源》（The Origin of Species）一書，物競天擇這一概念便在世界范圍內流行起來。然而物種真的是在突變和自然選擇的雙重作用下，達到現(xiàn)在的生存面貌或狀態(tài)的嗎？

有人發(fā)出了不同的聲音?？道隆ぢ鍌惔模↘onrad Lorenz）便是其中之一。

許多生物學家斷言，偶然突變和自然選擇的原理在進化中起一定作用。洛倫茨認為，盡管這種斷言在形式上是正確的，但僅僅這種斷言本身并不能說明事實。突變和自然選擇可以說明特定物種內部的變異，但是在地球這顆行星上，這可能是遠遠不夠的：在可利用的40億年時間里，生物進化通過隨機過程從物種的原生動物祖先，衍化出今天這樣復雜的和有序的有機體。

數(shù)學家也拋出了自己的看法，如赫爾曼·韋耳（Hermann Weyl）。他從兩方面指出問題。一方面是組合數(shù)的巨大。分子作為生命基礎，每一個都由大約100萬個原子組成，因而原子的可能組合數(shù)非常巨大。另一方面，特定組合產(chǎn)生的可能性微乎其微。能夠產(chǎn)生有效基因的原子組合數(shù)極為有限，更遑論通過隨機過程產(chǎn)生這種組合的可能性。

科學界不接受這些猜測，因為它們具有目的論的味道。但是生命在有限的時間內是如何建立起復雜的結構呢？

物種在進化過程中的一大特點是，呈現(xiàn)出有序化的一致性和較大的規(guī)則性。

與它們的多樣性一樣，生物物種的一致性非常明顯。例如，鳥、蝙蝠的翅膀和海豹的鰭與兩棲動物、爬行動物及脊椎動物的前肢同源，即便它們在種系發(fā)生方面完全無關。而不同物種的心臟和神經(jīng)系統(tǒng)的位置也顯示出共同的秩序：內骨胳物種的神經(jīng)系統(tǒng)在背部，心臟在腹部；而外骨骼物種的心臟和神經(jīng)系統(tǒng)所處的位置恰好相反。此外，進化歷史非常不同的物種，共有某些非常特殊的解剖學特征，最顯著的例子是眼睛。即便在種系發(fā)生方面毫不相干，還是有不少于40種物種的眼睛，都擁有同樣的基本結構。

至于規(guī)則性，以寒武紀期間的有機體為例。盡管在此期間產(chǎn)生的有機體種類多如繁星，但生活在生物圈內的物種主要可以分為二十幾類。無論是在類內或類與類之間，都表現(xiàn)出驚人的有序性和規(guī)則性。

漸進的和隨機的進化過程能產(chǎn)生這種有序和組織嗎？

達爾文在《物種起源》中宣稱：“自然選擇不能產(chǎn)生重大的或突然的變化；它只能小步地和緩慢地起作用?！比欢@種自然選擇的漸進性和連續(xù)性，受到了當代古生物學家的攻擊——“種系發(fā)生的漸進率”是錯誤的。

達爾文的巨著出版大約120年后，兩位美國古生物學家把“跳躍”引進物種進化。他們是杰伊·古爾德（Jay Gould）和奈爾斯·埃爾德雷杰（Niles Eldredge）。他們的理論實際上是“不連續(xù)平衡”理論。根據(jù)這一理論，新物種傾向于在相對短暫的時間周期內突然出現(xiàn)，通常為5000年—50000年。這不僅僅是單個物種，包括全部物種都是以突然創(chuàng)造的形式出現(xiàn)的，而這標志著某個紀元的開始。再次以寒武紀為例。在較短的幾百萬年時間里，寒武紀的劇變，產(chǎn)生出了現(xiàn)今居住在地球上的絕大多數(shù)無脊椎物種。

然而，在有效的時間范圍內，無論是來自物理學的解釋還是來自生物學的理論，都不能解答這個謎。因為這兩種理論中的偶然性不涉及單個的幸存者和繁殖體，而是涉及整個物種和群體。因此，在生命領域中依然存在著有序進化之謎。

在有序的進化潮流中，已知單個有機體能繁殖它們復雜的多細胞結構，盡管它們的每個細胞只包含同一組遺傳指令。那么，這些指令真的是通過與自然選擇邂逅的偶然突變而進化的嗎？

問題來了：物種一旦進化，其個體成員如何設法產(chǎn)生出它們特定的有機體形式呢？種瓜得瓜，種豆得豆——從雞蛋里孵出來的從來都是雞而不是鴨，這一事實需要解釋。

我們知道，單細胞有機體能夠通過分裂把它們染色體的脫氧核糖核酸（DNA）轉變?yōu)樾录毎麖亩偕?。但是，比較復雜的物種怎么辦？它們一定要通過自身的生殖細胞進行繁殖。它們之所以能這樣做，是因為假定它們的每個細胞都具有構建整個有機體的一整套指令。

如果根據(jù)DNA來解釋，人們可以得到這一假定：每一物種的遺傳密碼都有整個有機體的藍圖。但這一假定也存在問題。為何非常不同的物種之間的遺傳密碼往往十分類似？而比較類似的物種之間的遺傳密碼卻往往大不相同？比如說，黑猩猩染色體中的DNA有99%與人類染色體中的相同，而具有許多共同形態(tài)特征的兩棲動物卻有著極為不同的DNA。

問題似乎又回到了遺傳密碼本身的進化。進化是怎樣在DNA中產(chǎn)生出保證某一物種具有生存能力的那些變化的？進化又是如何通過現(xiàn)存物種的遺傳密碼的逐步精致化持續(xù)下去的？

耶魯大學的生物學家艾德蒙·辛諾特（Edmund Sinnott）指出，關于生物學中形態(tài)產(chǎn)生過程的某些基本的東西仍有待于發(fā)現(xiàn)，單靠遺傳模式過于簡單，不能說明事實。

單單就哺乳綱物種而言，胚胎發(fā)育需要子宮內無數(shù)能動行為方式的有序展開。這包括數(shù)十億個細胞的協(xié)調相互作用。如果說這個過程完全是靠基因編碼來實現(xiàn)的，那么必定要求遺傳程序奇跡般地完備和細致。因而必須要求這些程序有足夠的靈活性來說明，在各種不同條件下能動行為方式的變異。然而對胚胎中的每個細胞來說，遺傳密碼都是相同的。弄清楚它如何操縱和協(xié)調整個范圍內細胞的相互作用，無疑非常困難。

關于調節(jié)通道和胚胎發(fā)育，諾貝爾獎金獲得者、生物學家弗朗索瓦·雅各布（Francois Jacob）明確指出，我們人類至今還知之甚少。雅各布說，分子生物學之所以能飛速地發(fā)展，主要是因為微生物學中的信息碰巧是由組建單元的線性序列所決定的，所以遺傳信息、各種基本結構之間的關系以及遺傳邏輯等都是單維線性的。但從胚胎的發(fā)育看，世界不再是線性的，基因中的單維堿基序列在某種程度上，決定著二維細胞層的產(chǎn)生，而這些二維細胞層又以精確的方式，參與決定有機體形狀和特性的三維組織和器官的產(chǎn)生。

按照雅各布的觀點，這是怎樣發(fā)生的仍是一個十足的謎。涉及胚胎發(fā)育的調節(jié)通道的原理還不清楚，而且盡管人們已經(jīng)頗為具體地知道人手的分子解剖結構，但有機體是如何指令自身創(chuàng)造這種手的，人們幾乎一無所知。