先有网球还是先有乒乓球?
这个题目有点意思,我回答一下。 首先明确一点,这个问题中说的“先”指的是“发明”或者“创制”的意思。那么这个问题就转化为一个时间序列的研究了——到底是先有了网球,然后有了乒乓球,还是先有了乒乓球,然后有了网球? 为了研究方便,我们不妨把“网球”和“乒乓球”这两个名词简化一下,叫作N和P。现在要解决的问题就转化成了如下形式:是否先有N后有P,或者先有P后有N? 显然,这个问题是一个中国历史上先有鸡还是先有蛋的问题,但是这是一个可以求得解的数学问题。为了求解这个问题,我们需要引入两个概念:“祖先”和“后裔”。 “祖先”很容易理解,就是一个东西直接或间接传给另一个东西的东西,我们把这样的东西叫做A的祖先,简称AA。比如N是P的祖先,我们就说N是AA。当然,P也是N的祖先,同样简称AA。 这里需要强调一下,一个事物可以是另一个事物的祖先,也可以是另一个事物的后裔(也就是自己)。这一点有时候会被忽略,导致一些问题的探讨出现误区。
好了,现在我们可以开始求解问题了。因为N和P都是AA,所以问题等价于:是否先有AA后有BB?也就是说,这个问题变成了一个关于生物进化的问题。而我们知道,在生物进化的过程中,总是先有一个单细胞,然后这个单细胞通过无性生殖,繁衍出很多后代,这些后代逐渐分化成各种各样不同的物种。问题的答案显然是肯定的,先有NA后有PA。 这里我们引入一个术语,把这个由单细胞到多细胞的进化过程称为“进化树”,用E表示。
现在我们解决了第一个问题,接着来讨论第二个问题。其实第二个问题很简单,只要承认第一个问题的结论即可。不过在这里为了方便起见,我们继续把问题分成若干个小问题。
首先,我们设定环境为中性(也就是说,在这类条件下,没有物种能够以远远超过其他物种的速度繁殖,从而获得对资源的绝对控制);然后我们假设N和P都为纯合自交不死亡,即它们都不能进行有性生殖(这是为了方便计算,实际上绝大多数真核生物都没有有性生殖的能力);最后我们先不考虑突变(因为一旦涉及突变,问题就变得非常复杂,很难有确定的结论)。在上述三个假设下,经过无穷多的世代,基因型会趋于稳定。在这种情况下,如果有NA后才有PA,则必然存在这样一个无限大的基因型,它从不会产生PA的后代,也就是说这种基因型的个体不可能存活下来。因此我们认为先有NA后有PA是不存在的。 这个小问题的结论其实很直观,就是如果两个物种在一个中性环境下,且不能通过有性生殖,那么先有NA后才有PA是不可能的。
到这里为止,我们证明了如果两个物种在一个中性环境下,且不能进行有性生殖,那么先有NA后就有PA是不可能的。但事实确实如此么?并不是!我们刚才所设的“中性环境”和“不能进行有性生殖”两个条件实际上是非常宽松的。现实中绝大多数的生物都不是处于中性环境中,而且大多数都是有性生殖的。在这种种情况下,先有NA后有PA确实是可能的。 举个简单的例子,假如一个物种通过无性生殖能产生8个基因型,这八个基因型各自复制自己的染色体复制自身,最后会产生256个新个体,其中有两个个体的遗传性状相似,但我们无法确定是否是同一个基因型的个体。
这时,如果一个外来物种入侵了这个群体,该外来物种只有两种基因型,分别类似于我们刚才所说的N和P,但由于先前那个群落中有两个相似的个体,所以此两基因型的个体有机会交配并产生可育子女,这样就保证了该外来物种在该群落的延续。 先有N后有P是可以成立的。