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2020/8/9 — 16:34

Photo by Wil Stewart on Unsplash

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上文有關霍金,提及「熵」(entropy) ,於是跟朋友同學多談了熵,究竟它是什麼?為何熵只許隨時間而增加,不能減少?本文不是解釋熵 (篇幅有限,可查維基百科),只是分享一件詭異、矛盾的事。

熵只隨時間而增加,簡單來說,是熱力學第二定律。物理學上,就只有此定律與時間拉上關係,即是具時間方向 — 事件發生了,(熱力學意義上) 不可還原,故此過去與將來是不對等的。任何東西、物質、系統,都自然趨往熱平衡 (混沌)。個別系統 (如冷凍過程、個別生物活動) 容或會令熵減少 (秩序井然),但整體系統 (如雪櫃、眾數生物或生物群活動) 來說,熵總是增加的。

我說的詭異的事,是熵竟然可以跟演化論搭上關係!

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所有生物,都是大自然「科技」的成果。我們的身體不在話下。舉例,拜父母所賜,我們眼睛有二百萬感光細胞,每一個都對單一光子 (photon) 有反應。

然而,熵對我們並不友善。每個人生來便有約 100 個基因突變  (mutation) ,是父母都沒有的。這些突變,可以說大多是無礙的,但少數幾個是有害的,而這些有害的集結起來會帶來病患。壞處當然是,基因突變可以帶來病患,對我們演化施加壓力 (純化選擇,purifying selection) ,令我們器官體能等向下行。能夠幫助我們的,就只靠物競天擇,將有害的突變壓下去,令我們器官體能等進步、向上爬,即熵減少 (秩序更井然,正向選擇 positive selection) 。

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故此,物種若不欲消失,得靠物競天擇 (natural selection),控制有害突變令它們不能增加。顧名思義,物競天擇是自動執行的 --- 有害的基因突變令本來健全的身體變弱,影響繁殖,於是有害突變遺傳下去的機率減少。

一直以來,人類得以繁衍,每對男女須平均產出兩個多一點 (2.x) 子女,過少則滅絕,過多則人口泛濫。相比其他物種,有同有不同。舉例,翻車魚 (sunfish) 的繁衍 ,涉及三億子女,這三億大軍幾乎每次都全部覆沒,僅餘兩三名倖存並當上父母,繼續維繫下去。這兩三名倖存者,需通過無數挑戰才成長,實屬精英中的精英,可說基因上完全沒有瑕疵,是對抗熵的表表者。相比下,人類的低生育率 (2.x) 實際上是走鋼索,只能在較少及較多的基因瑕疵之間作選擇。

矛盾的是,近數十年出現的低夭折率及低生育率,會令情況更糟。低夭折率令整體基因負荷更大 (有害突變更多),自然會令生育率每況愈下,而每家庭只誕下的一兩名子女,根本無從撤除有害突變。結果,公共醫療進步,副作用是長遠令生育率進一步下降。

當然,我們絕對不能抹殺科學對抗傳染病和飢餓的成就,而醫學諮詢亦可以就探測到的先天嚴重缺陷早著先鞭,減卻父母不必要的受苦。近年出現的基因修補 (genetic repair,而非挑選精英的優生學) ,在適當的規範下,似乎是一條出路,也可能是唯一出路。

始終,物競天擇,有其殘酷、無情的一面。半世紀及之前的嬰兒潮,多少是與夭折有關。夭折往往令人難以接受,而父母亦不應該因為自己的基因而受苦。

參考:J Tooby, The race between genetic meltdown and germline engineering, in ‘Know This’, ed. J Brockman, Harper Perennial, 2017.

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