网站首页    文化休闲    改变生物学的达尔文笔记本
  • 汽车零部件首秀历史

    他们看似小小的发明却大大的改变了我们的生活。1916年,凯迪拉克在Type 53上第一次引入了点火钥匙;1967年倒闭的美国汽车制造商史蒂倍克发明了油表和雨刷器;1954年,通用汽车公司安装了汽车空调;第一个LED大灯诞生是在2008年的奥迪R8 V10上。在2014年,奥迪发明了激光大灯

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  • 10亿销售额的国内购物中心

    2019年国内购物中心的总销售额约为3.5万亿元。占当年国内消费品零售总额的8.5%,这与成都购物中心占零售总额的比例相当。上海这个占比约为14%,全国最高。国内能够超过6.8亿元的购物中心总数不会超过2000个。2019年上海超过10亿元的购物中心总数不超过70家。

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  • 揭秘家族办公室ICONIQ

    它目前共有225位高净值客户,管理资产规模620亿美元。提供服务含金融投资、税务规划、地产投资等业务。2020年,它抓住新冠疫情机会,在年初推出一个十亿级别的投资项目“战术机会”:寻找由于疫情而产生的各种投资机会,例如优先贷款、结构性股权以及救济性融资。

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  • 神经科学商用案例

    过去几年内发表的一些学术研究表明,应用神经科学的方法有助于预测销售环节的购买决策以及广告的投放效能,甚至还能预测音乐的文化契合/流行度,这些都是通过直接粗放的问卷调查无法实现的。谷歌、微软、戴姆勒等已将神经科学研究手段纳入业务中,并获成功。

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  • 互联网本质是新房东

    互联网所有的进化全部基于一个前提和原理:网络效应。网络上信息越多,就会吸引更多网民,会制造和生产更多的信息,又会吸引其他网民和增加上网时长。在网络效应下,即使没有智能手机的产生,只要时间够长,信息仍然会越来越多。媒体本身,就是最大的生意。

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  • “逼良为劣”的国内商业模式

    国内稍具规模的线下零售商超基本上是“上游盈利模式”,就是商家向上游生产供应商要利润。此模式将线下零售商超变成“出租婆”:看似商家从上游供应商那确保了自己的盈利,实为“饮鸩止渴”,最终所有成本由“零售价格”承担,降低了商家自己的商品竞争力。

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  • 掌握香奈儿的神秘家族

    掌控香奈儿品牌的韦特海默家族,曾历经普法战争、两次世界大战等百年之大变局。二战中涉险、与香奈儿女士的争产与诉讼后,韦特海默家族表现出了惊人的复原力,并通过与高价值社会资本的互动融合,实现家族企业的百年长青与持续发展。

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  • DST全球投资战略:地缘套利

    2010年DST刚露头角,《经济学人》将其与南非的Naspers、中国的腾讯归为一个群体,称为新兴市场三巨头。DST在全球的投资战略就是四个字:地缘套利。 “世界从来以及未来都不可能达到所谓的‘扁平’状态,而所谓成功的商人,比的就是谁能够率先利用信息落差而某得利益”。

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  • 清洁空气30年

    我国过去的经济增长在很大程度上依赖于化石燃料消费,造成了严重的空气污染问题,解决经济增长与污染改善之间的矛盾已成为我国发展生态文明的关键。我国一直致力于将大气污染、碳强度与经济增长脱钩,建立具有可持续发展和生态文明特征的社会发展模式。

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  • “跛脚”的粤港澳大湾区

    区位优势支持了大湾区东岸和北岸城市的大发展,巨大的产业聚集和虹吸效应使各种生产要素都向深圳、广州等核心城市聚集,而西岸城市却发展缓慢。经过四十多年的基础设施建设,交通条件已经大为改观,周边产业和要素聚集情况开始逆转,西岸城市的新区位优势若隐若现

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  • 拯救花旗总部大厦事件

    纽约花旗总部大楼危机整个事件中,它产生了英雄,却没有恶棍;从花旗集团到该市建筑部门的官员,与事件有关的每个人都表现得堪称楷模。LeMessurier不仅毫发无损,反而因此扩大了他的声望。一个做了正确选择的工程师涉及到一个更大的问题,即专业人士应该如何表现。

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  • 好莱坞烂片流水线

    好莱坞百花齐放的电影公司被并购成了六大电影公司,并被要求每年产出稳定的收益。压力之下,制片方根本不敢冒险去拍摄任何新的题材。对编剧的压榨也越来越严重,谁还玩命搞创作?垄断北美80%市场后,六大只肯拍自己的独家IP,大片越来越无趣就很容易解释了。

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  • 中国轮胎40年

    回头看中国轮胎业发展史,它几乎走过了大多数中国企业可能经历的每一个阶段:从粗制滥造靠低价抢占市场、到购买国际先进设备、让产品行销海外。再自主研发挑战世界头部品牌。最后把工厂开到全世界。经过这样一轮残酷的洗礼,资源将更多地向头部企业集中。

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  • 21世纪以来美国制造业演变

    分析2000—2018年间制造业及其细分行业发展和演变发现,美国制造业经历了“空心化”再到回流,高端先进制造业不断优化升级,传统基础产业长期保持优势,顶层设计、科技创新、创新生态有重要驱动作用。化工产品、计算机及电子产品和交通装备制造业属优势行业。

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  • 从土地金融到土地财政

    过去40年,根本没有土地“财政”,带给国家城市乃至整个经济巨变的是土地“金融”;未来要转向的,是土地财政,即进入运营阶段。最核心的内容就是有没有创造收入、有没有创造足够的税收。所以从获取金融一次性的收入为主,变成获取财政可持续的现金流收入为主

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  • 视听价值链:“元宇宙”

    当物理空间去中心化之后会发生什么?多个行业对火遍欧美的元宇宙的投入将达到数万亿美元。它不光包括3D主机、VR头戴设备游戏、以及提供更多如沉浸式剧场的活动,像旅行、教育和现场表演这样的传统行业将以游戏思维和虚拟经济被重塑;同时还有内容社区综合体。

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  • 从米其林看中国产业弱点

    中国的缺点是即使能够设计出来富有独创性的半导体和发动机,但缺乏能够实际制造这种高科技产品的工厂。中国要想成为制造业强国,首先试着挑战米其林三星怎么样?按照设计图,不论何时何地都能均质制造产品。代价恐怕就是变成死脑筋、不知变通、缺乏进取精神。

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  • Reits的历程

    由于中国的直接融资占比低于发达国家,股票市场没有发达国家成熟,股票市场规模占GDP的比重要低于发达国家。因此使用REITs与股市规模之比来估算REITs市场规模并不合理。参考全球主要REITs市场REITs规模占GDP的比重的范围,可以计算得到中国REITs市场的规模大致在3-8万亿元。

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  • 谷歌的人类大脑“地图”

    谷歌与哈佛大学的Lichtman实验室合作,发布了最新的「H01」数据集,这是一个1.4 PB 的人类脑组织小样本渲染图。H01 样本通过连续切片电子显微镜以 4nm 分辨率成像,再通过自动计算技术重建和注释,最后可以看到初步的人类大脑皮层结构。但H01只有整个人类大脑容量的百万分之一

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  • 张小龙:微信这个产品

    很多人可能从人们的日常生活习惯,社会变迁等角度去考虑它,我从产品的角度来考虑,做了一些什么,我们做的事情可能很多,如果非要我把它归结为非常简单一两个词来表示的话,我想用两个词来表达它,一个是'连接',一个是'简单',这就是微信最核心的东西。

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【作者:罗丁豪;来源:环球科学《达尔文的笔记本被偷了:它改变了生物学》2020.11

 

剑桥大学图书馆称,记录着达尔文生命之树草图的笔记本被盗。这本笔记本标志着演化理论和自然选择论的萌芽。

 

左:《物种起源》封面。右:1854年前后的达尔文。图片均在公共领域内。

 

18377月,在乘坐小猎犬号(TheBeagle)完成环球航行后,查尔斯·达尔文(CharlesDarwin)在自己的笔记本上写下了“Ithink”二词,并在下面附上了一张草图。

 

达尔文在18377月画下的生命之树草图。来源:剑桥大学图书馆

 

1859年出版的著作《物种起源》(OntheOriginofSpecies)中,达尔文将其称为生命之树TreeofLife):从一个共同祖先开始,不同物种如同树的枝叶一般发散,物种利用演化学的原则,适应各自的环境。这张草图不仅展现了他雄厚的阅历和惊人的洞见,也对之后将近200年的生物学、医药学,甚至人工智能研究产生了不可度量的影响。

2001年冬天,在对达尔文笔记本的状况进行了拍摄取样后,其中两本(包含画有生命之树的一本)居然不见了踪影。在短暂的搜索过后,图书管理员只好在无奈之下,将这两本价值上百万英镑的笔记本标记为失踪书物。开始的几年,管理员们都默认笔记本只是在拍摄后放错了地方。但二十年来的各项搜寻行动(包括今年史上最大的搜寻行动)都搜寻未果,图书馆只好在1124日公布了搜寻结论:达尔文的两本笔记本丢了,而且很可能是被偷了。

就在161年前的1124日,《物种起源》由约翰·默里出版社(JohnMurray)出版。虽然书中的许多概念已在两个世纪的演化中更新换代,但在那个DNA和基因概念尚未诞生的时代,达尔文的洞见真正让生物学焕发出了新的生机。

 

不是"蜕变",而是演化

 

1809212日,达尔文出生的时候,演化evolution)还不叫演化。达尔文的爷爷伊拉斯谟·达尔文(ErasmusDarwin)在《动物法则》(Zoonomia)中将物种以代为单位,在外表和行为上逐渐变化的过程称为蜕变transmutation);在1809年的《动物哲学》(PhilosophieZoologique)一书中,让-巴蒂斯特·拉马克(Jean-BaptisteLamarck)也提出了相似的观点。伊拉斯谟和拉马克对物种蜕变的想法虽然与查尔斯·达尔文后来提出的自然选择(naturalselection)有相异之处,但无疑在小达尔文对物种的思考中,种下了一颗将要迅速萌芽的种子。

 

左:《动物法则》封面。右:约瑟夫·赖特为伊拉斯谟·达尔文画的肖像画。图片均在公共领域内。

 

根据伊拉斯谟和拉马克的蜕变说,所有物种都从同一祖先中变化而来。在《动物法则》中,伊拉斯谟写道:

"(是否有可能,)所有的恒温动物都从一个生命中诞生,这个生命的活性(animality)由[上帝]赋予⋯⋯"

伊拉斯谟认为,每个动物都有朝着不同方向蜕变的潜力,这种潜力由各动物的意志、感觉等因素决定。拉马克则在《动物哲学》中进一步提出,物种的蜕变遵循用进废退性状遗传两大规律。根据这种说法,如果一个孩子的父母都是举重选手,那这个孩子就应该有比同辈更强劲的臂部肌肉。

小达尔文在这种思想的熏陶中长大,进入了剑桥大学基督学院(Christ’sCollege)攻读学士学位。在同样就读剑桥大学的堂兄威廉·达尔文·福克斯(WilliamD.Fox)的引导下,小达尔文爱上了收集昆虫和翻阅标本。在对昆虫学的狂热研习中,小达尔文对各种不同的动物产生了浓厚的兴趣,并决定出海,乘上帆船环游世界,收集标本并记录数据。就这样,达尔文在1831年底踏上了小猎犬号,跟随船长罗伯特·菲茨罗伊(RobertFitzRoy)探索不同大陆的海岸。在出海第一周的日记里,达尔文写道:

"刚开始,(晕船)就将我置于极度痛苦之中,这种痛苦不是人能忍受的。只有平躺才能让我好受一点⋯⋯"

1835年,在时好时坏的晕船中,达尔文抵达南美西岸的加拉帕戈斯群岛(GalápagosIslands)。正是这个群岛,让达尔文画下了举世闻名的生命之树

 

"生命之树"

 

达尔文在加拉帕戈斯群岛上发现了许多长相各异的鸟类。这些鸟在身材和色彩,甚至喙长上,都有巨大差异。有趣的是,不同喙的形状和长度,仿佛是根据岛屿分布的:在一个岛上,或许主要居住着喙又长又弯的鸟,而另一个岛上的鸟则大多数有又短又直的喙。

 

达尔文在加拉帕戈斯哥拉帕戈斯群岛上发现的四种雀,不同岛上发现的雀具有明显不同的喙长和喙形。图片在公共领域内。

 

作为一名昆虫学家,达尔文深知自己需要鸟类学家的帮助来解读这些差异——在发现这些差异的时候,他甚至都不知道这些是什么鸟。于是,带着从各个岛上搜集的鸟类样本,达尔文在1836年返回英格兰。在伦敦,著名的鸟学家约翰·古尔德(JohnGould)对这些样本进行了分类,并得出结论:加拉帕戈斯群岛上的鸟是雀(finch),而且达尔文观察到的并不只是差异,而是13个不同的物种。

得益于达尔文对雀样本搜集地点的详细记录和古尔德的分析,生命之树的雏形在达尔文的思想中逐渐成型。1837年,达尔文在笔记中写下了文章开头展示的那一页。在生命之树的草图右边,达尔文写道:当初的一代(动物)一定变成了当今很多不同的(动物)。

8年后,在《小猎狗号游记》(TheVoyageoftheBeagle)中,达尔文写道:我们可以合理推断⋯⋯起初(上帝)指定了一个物种,并将其向着不同的方向改造。

在又历经了14年的思索和修改后,达尔文在1859年出版的《物种起源》中,写下了他对生命之树概念成熟的看法。他说:我们常常以大树的形式来展现同种类(class)的相似生物。我认为这个比喻与现实相差无几。

《物种起源》中的唯一一张插图,是一棵跨越了14代的生命之树

 

《物种起源》中的唯一一张插图——“生命之树。图片在公共领域内。

 

而在2016年发表于《自然》子刊上的一项宏基因组学(metagenome)研究中,科学家仍在以相似的方式,为我们呈现现代生物学的生命之树

 

2016年《自然》子刊论文中的生命之树;人类属于右下角的后鞭毛生物(Opisthokonta)演化支。来源:Hugetal.,Nat.Microbiol.

 

万物皆在演化,"何等壮丽恢弘"

 

达尔文于1882年逝世。他的生命之树,连同他的自然选择说和演化理论,都预设了一种遗传因子的存在,能将每一代生物的性状以可遗传的方式传递给后代。当时已经诞生的孟德尔学说恰好提供了这一遗传因子的证据:格雷格尔·孟德尔(GregorMendel)发现,豌豆的不同性状必然通过某种能遗传的物质向后代传播,从而形成后代豌豆的不同性状。可惜的是,因为各种原因,孟德尔学说在提出之时并未受到学界的广泛关注。

由于缺少这样关键的因素,达尔文的生命之树并未在学者间生根发芽,19世纪末和20世纪初也被称为达尔文主义的式微EclipseofDarwinism)。然而在此期间,演化理论的替代品井喷,竟在无意之中促进了演化理论的成长;当人们再次发现孟德尔的遗传学说时,生物学家罗纳德·费希尔(RonaldFisher)等人推动演化理论和其替代品一同演化成了现代综合理论(ModernSynthesis),以一个完整的体系呈现了地球上亿万物种的演化历程和机制。

不断的更新和修正揭示,达尔文对生命之树的原本理解虽然在大体上准确,但也存在一些重要问题。例如,正如达尔文自己在《物种起源》中所承认,物种的定义十分复杂;现代生物学清晰表明,物种之间的界限比想象中模糊,生命之树中那样清楚的分界,可能并不存在。此外,微生物学也揭示了个体细菌之间直接交换基因的行为,这意味着所谓的遗传因子有时并不需要由遗传传播——“生命之树更像是一张生命之网WebofLife)。

即便如此,达尔文在1837年画下的那一张草图,仍毋庸置疑地奠基了现代生物学。萌芽于当初一张草图的演化学,已在将近两个世纪的时间里渗入现代科学的各个角落。从描述人类社会的文化演化CulturalEvolution)理论,到人工智能中的演化算法(EvolutionaryAlgorithm)和深度学习(DeepLearning),都可溯源至生命之树这一简单的想法。

万物都在演化,并在演化中适应各自的环境和任务,正如《物种起源》结尾一句所说:

"无数最美丽与最奇异的类型,即是从如此简单的开端演化而来、并依然在演化之中;生命如是之观,何等壮丽恢弘!"(苗德岁译本)

 

《物种起源》的末尾句。有趣的是,虽然《物种起源》中多次提到上帝(如图中下划线处),史学家大多认为这只是达尔文为了避免教会迫害,做出的无奈之举。据赫胥黎等人称,达尔文在私下是一个明显的无神论者。

 

2020-12-25
19世纪末和20世纪初被称为“达尔文主义的式微”。然而在此期间,演化理论的替代品井喷,竟无意之中促进了演化理论的成长;当人们再次发现遗传学说时,演化理论和其替代品一同“演化”成了现代综合理论,以一个完整体系呈现了地球上亿万物种的演化历程和机制。

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