从40亿年生命史诗看生命起源：自然选择与动力学选择

根据第4章中的描述，当我们将一些复制分子和它们的基本组成单位混合起来时，这些分子之间会发生竞争，就像生物体之间就有限的食物展开竞争一样。不过，按照我们前面的讨论，这个竞争过程不应该被视为分子层面的自然选择。化学中有一个专门研究化学反应速率的分支叫作化学动力学。化学动力学源自阿尔弗雷德·洛特卡（Alfred Lotka）一百多年前开展的研究。我们通过化学动力学可以很容易地分析两种复制分子针对同样的组成物质互相竞争的情况。化学动力学给出了一个适用于绝大多数情况的预测方法，那就是复制速度更快的分子比速度慢的分子更有优势，并且复制速度慢的分子会逐渐灭亡，我们通过计算二者的相对反应速率就可以做出预测。换言之，当两个复制分子为了同一种物质而竞争时，竞争的结果可以通过化学家们称作动力学选择的过程得到解释。“动力学选择”用通俗的话来表达就是：“速度更快的获胜。”由于复制速度快的复制因子能够更高效地将这些组成物质组装到新的复制分子中（导致这一结果的化学原因多种多样），这些复制迅速的复制因子数量不断增长，而复制速度慢的复制因子数量不断减少，直到完全消失。

不过，这个完全从化学领域中得来的结论确实可以引发生物学上的共鸣，它听起来很像生物学中的自然选择过程。当两个生物物种为同样的资源竞争时，其中能够有效利用这些资源的物种将把另一个物种推向灭亡。这就是我们在前面所提到的“竞争排斥原理”。不过，“自然选择”和“动力学选择”其实就是一个概念，将这一点明确地表述出来就是：

自然选择=动力学选择

生物学中的“自然选择”不过是对化学中“动力学选择”的模仿。“自然选择”是生物学术语，而“动力学选择”是化学术语。(www.xing528.com)

这时读者们可能会问，为什么化学的表述要优于生物学的表述呢？尽管在前面我们已经说过“解释的箭头始终朝下”，但化学和生物学对这个现象的表述不都是一样的吗？它们所说的不都是复制速度更快，效率更高的复制因子，无论在化学还是生物中都将超越低效的复制因子吗？事实并非如此。因为化学所提供的解释更加根本，而且还论及了选择过程中更深层次的问题。因为化学系统从本质上来说更加简单，所以化学问题比生物问题更容易量化。化学系统的简单性使得我们可以把综合的化学复制反应进一步分解为单独的反应步骤。通过化学分析，我们能够知道一个分子复制因子在数量上超过另一个复制因子所需要的时间，我们甚至能知道在什么条件下这两个复制因子可以共存，并且能观察这两个竞争复制因子在适宜条件下的共存状态。

另一方面，生物系统的复杂性要高出许多个量级，所以我们也更难对它们进行详细的化学分析。这也是为何我们通常在不同的层级上讨论这两个学科。尽管如此，只要承认自然选择在根源上是一种已经研究得比较透彻的基本化学现象，那么这一认知就可以帮助我们建立起化学与生物之间的重要联系。