生物圈中的一致性

生物圈中的一致性

有机体内的量子型一致。量子本身看起来是一致的，但是高级系统过去被认为存在于所谓的经典状态下——“退相干”状态中。然而实际上并非如此。复杂的分子、细胞和生命有机体被证明宏观上展现出了量子型的进程。这是1995年由康乃尔（Eric A.Cornell）、卡特尔（Wolfgang Ketterle）和魏曼（Carl E.Wieman）三人通过实验展现出来的，为此他们获得了2001年度诺贝尔物理学奖。实验表明，在某些情况下，看似独立的粒子和原子像波一样互相渗透。例如，铷和钠原子表现得就不像经典粒子而是像非定域的量子波，能够在给出的系统中充分渗透并形成干涉条纹。

1999年，碳的重同位素原子——“碳60（buckministerfullerene）”被证明具备纠缠的能力：它们既有波的性质又有粒子的性质。至2005年，复杂的有机分子甚至也能被缠绕，还有些可以亚原子粒子的方式通过很远的距离被“传送”。2007年，生物学家恩格尔（Gregory Engel）及合作者的实验报告中说，绿硫细菌体内已经存在量子型的一致性：它表现为一根能量“线”，连接采光染色体和细菌的功能中心。假若没有通过量子一致性产生的波形能量转移，就不会有让这个地球上生命开始的高效的光合作用：地球上将不存在生命。

如果没有非定域的一致性，复杂的有机体则无法进化，无法生存。比如说人体由10¹⁴个细胞组成，每个细胞每秒发生1万次生物电化学反应。所有这些都要求及时可靠的紧密联系。另外，每一夜会有10¹²个细胞死亡，并有数目大致相等的细胞来替换它们。有机体内数目如此庞大的细胞的完美协作和它们复杂的电磁与化学信号，仅靠物理和化学作用机制是难以诠释的。尽管有些信号——例如由基因调控——是非常高效的，但是活动过程在体内传导的速度，以及这些过程的复杂性，仍是我们仅用生物物理学和化学知识难以解释清楚的。例如，信号在神经系统内的传导不超过每秒66英尺，也不能同时携带大量的逆向信号；同时机体内所有细胞中都存在着由很多种类组成的瞬时的、非线性的联系，它们贯穿每个器官系统。

2001年诺贝尔物理学奖获得者康乃尔、卡特尔魏曼（从左至右）

这种一致性恰恰印证了量子领域中存在的一致性。若遥远的细胞、分子和分子集合能以相同的或可兼容的频率产生共鸣，则它们必须协调地共鸣：它们共用一个波函数。至于集合中的频率连接，这一点也适用：如果较快和较慢的反应可以用一个一致的综合过程来协调进行的话，则各个波函数必须一致。

最新发现表明，生物有机体是一个一致的系统——更准确地说，是一个宏观范围的量子系统。用物理学语言说，它由一个完整的“宏观波函数”所控制。

有机体的一致进化。生物机体能在这个地球上进化这一实在，如果不是直接的，至少也是一个强烈的暗示：有生命的世界包含着一致性。这种一致性包括机体内部的基因组（genome）和表型组（phenome）、有机体以及生物圈中的环境。

既有数据也有实验性证据证明，机体内编码的基因信息与由此信息而产生的表型组（是一种生命有机体）之间是相互关联的。与经典的达尔文学说相反，基因组并不是单纯地随机变异的，也不受表型组状态变化的影响。这一点很重要，因为如果少了这种关联，复杂有机体的进化将是极其不可能的。基因组的“探索空间”是如此巨大，以至于随机突变要花极长的时间去产生新的可独立存活的物种，长于地球上已知的进化时间。在一个物种内只产生一个或几个显性的基因重组是不够的，必须发生全套基因的重组才行。比如说，羽毛的进化并不能产生一个会飞的爬行动物：还要求肌肉系统和骨骼系统的关键性进化，同时必须伴有更快的新陈代谢以为持续的飞行提供能量。眼睛的发育，也要有数千次彼此协调一致的基因突变。另外，单基因突变产生阳性结果的可能性几乎是不可能的：从数字上看，每2000万的单基因突变中只有一个产生的物种是可存活的。每个基因突变都很可能使得表型组变小而不是增多；这样一来，它就会及时地被自然选择淘汰。

能够反驳随机突变的可存活性的还有一个因素：复杂有机体是“无法简化地复杂”。无法简化地复杂有机体各部分相关联的方式为：消除任何破坏整体的部分。所以要想使一个无法简化的复杂系统突变为一个可存活系统，通过突变过程必须能使各个部分与其他部分保持功能关系。贝希（Michael Behe）认为，在复杂生物有机体的基因库中仅通过随机的零散的调整，是不大可能达到这种精确水平的。

美国生物化学家迈克尔·贝希