身体的智能：6.8自组织――变异和选择的强大盟友

针对进化的主要争论之一围绕着这样的问题展开，即如何从初始状态进化某种复杂结构，如哺乳动物的眼睛。眼睛由许多独立部分组成，如果其中任意一个失效，眼睛就不会工作。所以，依赖于随机变异和选择的进化是如何产生所有正确的构件，并进一步地，使它们按照合适的方式组合。Dawkins在他的著作《攀登无望峰》

（Climbing Mount Improbable）中，详细阐述了如果考虑累积选择，就有可能解释经过一系列的发育，随着随机变异的累积，眼睛由最初只能探测光线到能捕获马铃薯片图像。换句话说，有条渐进的道路，经过许多中间结构，最终达到功能完备的眼睛。也就是说，仅使用随机变异和选择，进化能攀登上“无望攀登的山峰”，而不需要高智能的设计者。但是，变异塑造和组织生物体生长的方式在此过程中发挥着重要作用，它们能利用物质世界的自组织特点。回顾一下进化的三种驱动力――累积选择、变异（variation）（由随机变异产生）及自组织。让我们进一步研究后者。

整个眼睛形成的中间结构之一，概略的说，是一种由透明细胞薄膜形成的囊袋，其中充满了清澈的液体（如水）。这个结构可被看成是晶状体的雏形。接着，问题变成晶状体是如何在进化过程中形成的。虽然这个过程涉及数以千计的细胞，但囊袋的形成，或称“内陷（invagination）”，仅需要少数基因的合作；换句话说，基因启动了一系列物理过程，从而迫使内陷形成。由本章先前提到过的Eggenberger Hotz所创造的仿真系统，显示了这些是如何发生的。这个想法其实相当简单，进化可以依赖一个“强大的盟友”，也就是物质世界的自组织特性（Eggenberger Hotz，2003）.

在他的仿真中，存在两个细胞层，每层都是由一种类型的细胞构成的。这些细胞由所谓细胞黏附分子相互结合。细胞黏附分子决定使细胞聚集或者分离的力，相邻细胞界面处的细胞黏附分子浓度越高，它们相互间的黏附力越强。试想，在这两种类型细胞中都存在着一个基因，如果将其激活，可以产生细胞黏附分子。进一步想象，某种信号分子的浓度变化到可以激活这些基因时，它们就可以产生细胞黏附分子。你可以预想一下，当环境中一些点源达到了这种浓度，接着分子从这些点扩散开去。在源附近，浓度是最高的，随着距离的增加，浓度将会逐渐减小。如果信号分子碰巧激活了相应的基因，它们就能产生细胞黏附分子，同一层细胞间将密集一些，不同层间分子就分散一些，这样就导致了某种囊袋的形成。本例中，一切皆源于两层细胞都含有基因，其能对信号分子做出反应，产生细胞黏附分子（这样在一层上细胞被拉得更近，在另一层被推得更远）。这种囊袋的特定形式是由细胞间物理力的作用而涌现出来的。因此，这种囊袋的特定形状不是受直接控制的，而是依据物理规律而自组织的。请注意这个过程的运转与细胞数量无关：尽管有数以千计的细胞，我们仍能采用相同的步骤。没有必要去控制每个细胞。在基因这个层次，只需要少数变异来启动这种囊袋形成的自组织过程。

对环境中的物理力和信号的利用以及对自组织过程的利用，让我们想起多样性–顺应性问题，即智能体利用它们的生态位以达到目标，尽管它们对此并不知晓。

我们并非宣称个体细胞是智能的，而是我们再一次发现顺应性――对环境的利用，可以相对容易地导致一些有趣的行为。在本例中，这一行为是形成可以用作晶状体的囊袋，这个晶状体其后会在眼睛的进化中发挥作用。

让我们简要总结这个例子的一些要点。通过对基因调控网络、细胞和物质世界之间的交互作用进行建模―借此可以进化出如眼睛或翅膀一样的优良结果一至少在人工进化领域，我们可以极大地提高复杂结构的可进化性。按照此种方式建立起我们的进化算法，或许能比采用更标准化的方法进化得到更复杂的智能体。最终，由基因组编码并由进化得到的并非生物体的结构，而是基因响应周围环境的方式，这样生物体可以借助物质世界获得益处。再重复一遍，无论进化还是生物体（囊袋）对此均一无所知！