种群与信息试错机：实现优化的关键技术

澳大利亚原来没有兔子。后来，欧洲人把兔子带到了澳大利亚，澳大利亚就成了兔子的天堂。这里有优质的草原，而且没有兔子的灭敌。兔子飞速地繁殖，拼命地消耗着牧草，并且把草原打得到处都是洞。于是，人们引进黏液瘤病毒来控制兔子的数量。一开始的时候，兔子被飞快地消灭，但是没有完全被消灭，有一小部分拥有强大免疫力的兔子活了下来。没过多久，这一小部分兔子继续繁殖，就恢复到了原来的数量。更重要的是，这些兔子都是有免疫力的。病毒再也没法影响它们了。

兔子不懂得病毒的致病机理，兔子也不知道怎么样才能抵御病毒，但是兔子还是成功地战胜了病毒。它们成功的关键，无非是“多样性”而已。在兔子还没有遭遇病毒的时候，它与免疫相关的基因已经产生了许多突变。有的突变可以让它抵御这一种病毒，有的突变可以让它抵御另一种病毒，有的突变什么作用也没有，也有的突变(大多数)会让它产生这样或者那样的遗传缺陷。兔子不知道下一个威胁它们的是什么病毒，也不知道怎么样修改自己的基因可以抵御这种病毒。所以它只能把所有的基因突变都保留在自己的种群里面。如果一种病毒来了，那么只要种群足够大，多样性足够高，总会有一小部分兔子可以抵御这种病毒;如果另一种病毒来了，总有兔子可以抵御另一种病毒。不管哪种病毒来了，一般都有一小部分兔子可以抵御这种病毒，兔子总还是能生存下来。

我们也许会觉得兔子的命运相当地可悲:就病毒这件事来说，兔子的命运从它一生下来就被决定了。如果它带有免疫的基因，那么它就可能生存下来;如果它没有免疫的基因，它就不可能生存下来。它的命运全不是自己能够掌握的。另外，它不具备预测病毒是否到来的能力，即使它真的能预测未来哪一种病毒会流行，它也不知道怎么样对付这种病毒。它能做的事情非常有限:生存，并生尽可能多的娃，这些娃身上总会带有一些突变。如果哪个突变碰巧能对付病毒，那么它的娃就可以生存下来。

我们不妨把兔子称为“信息试错机”。它的功能就是携带基因，在基因的指导下建构自己的身体，并且产生下一代。如果它的基因可以保证它生存，那么它就可以生存;如果基因不能保证它生存，那么它就不能生存。它的一生，都好像是在为基因进行试错。除此以外，它还有一点可怜的产生新信息的能力:突变。怎么突变，为什么突变，突变以后会产生什么结果都是兔子所不能预测的。这突变是好是坏，就交给后代的信息试错机们去自己实验吧。

单个信息试错机的作用是非常有限的。但是如果信息试错机的数目非常之多，形成了一个庞大的种群，它的力量就不可轻视了。1926年的时候，澳大利亚大概有100亿只兔子。这就使得兔子基因的多样性可以非常丰富。虽然这些多样性都是“盲目”突变产生的，但是其中对兔子有害的突变早就在自然选择中被消除掉了，所以这些基因大多数至少是对兔子无害的。在兔子种群面临各种生存挑战，比如病毒，捕食者，生态环境变化等等的时候，总有一小部分兔子可以适应这些变化。(www.xing528.com)

任何一本生态书都会告诉我们，生物是无法脱离种群而生存的。因为单个生物所能携带的基因信息量实在是有限。生物在面临环境变化的时候，需要非常高的多样性。单个生物不可能具有这么高的多样性。只有同种类的生物都聚集在一起，它们之间可以进行基因信息的交流(有性生殖)，这些多样性才可以不断产生，不断发挥作用，不断被选择。脱离了种群的生物，只有少量的信息。它应对环境变化的能力会非常弱小。

很多因素都可以影响信息试错机种群的效率。首先，信息进行试错的频率越高，信息试错机种群的进化速度就越高。因此，种群数量高，生命周期短的生物，基因的进化会比较快;其次，基因优秀的生物与基因不优秀的生物生存率相差越大，信息试错机的效率就越高。最后，通过小的信息改动可以大幅度提高竞争力的信息试错机效率比较高，比如鸟类想适应寒冬只需要学会迁徙，而其他生物需要改动很多地方。

对于生物而言，信息试错机是遗传信息的终极来源。每一只生物都在用自己的生死在种群基因池中写上一笔。长期来看，每一只生物平均会生下一个后代，相当于它给进化提供了一到两个比特的信息量。这一点点信息量逐渐沉积在基因组上，经过不知多少代的沉积，造就了现在各种生物的基因组。什么信息可以生存，是由哪一个生物可以生存来决定的。一个生物所能做到的最卓越的事，就是利用自己的信息构建出具有强大竞争力的肉体，然后在竞争中存活，生下尽可能多的后代，把自己那成功的基因尽可能广泛地散播出去。