生物进化可望用混沌“度量”----混沌理论将为生物进化研究提供一种先进而现实的研究方法

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本报北京讯（记者马晓中）日前，大连理工大学王兴元教授的一项研究成果表明：随着物种向更高类型的进化，周期性逐渐丧失，混沌性愈加显著；混沌可能是衡量生物体制进化的一个定量指标。这一结论将为阐述达尔文理论提供新的切入点，使我们可利用混沌理论的基本原理来重新阐述生命理论。

王兴元等人将心律的混沌性作为代表，去探讨生理节律的混沌运动特征随物种进化的关系。他们按照混沌理论对健康的人和犬进行了心电取样，尔后采用相空间重构技术和系统混沌的定量判据准则，对人和犬的心电信号进行了分析计算，得出了上述结论。同时，王兴元还将采集进化程度不同的脊椎动物——人、猴、兔、鼠和蛙的心电信号，基于对这些动物心电动态生理信息混沌特征的对比，来进一步证明上述结论。

自从1859年达尔文创立自然选择学说，众多生物学家就开始探索，力图找出一些客观定量指标来衡量生物体制的进化。其中典型的有：Simpson标准、DNA－C值标准、分子树进化模式等。但进一步研究发现，上述生物进化的尺度都只能获得局部事件的支持，所以无法全面反映生物进化的内在本质。而找到一种可测度的客观目标对于自然选择理论是必不可少的。于是混沌理论被引入生物进化的研究中。

诺贝尔奖获得者Prigogine通过研究非平衡过程发现：在远离平衡态演化的宇宙中，不可逆的非平衡热力学允许产生自发的自组织结构，使得行星、星系直到细胞、生物得以出现。法国学者Dollo和诺贝尔奖获得者Luria也曾先后提出生物进化过程是不可逆的。由于不可逆性同时含有混沌和自组织成分，所以混沌理论也就很自然地渗入到进化生物学中。混沌是生理系统的普遍特征，是生物进化过程中选择适应的反映，由此专家推测生命体内生理节律的混沌性可能是衡量生物体制进化的一个定量指标。

尽管混沌有无序的一面，但在某些情况下它反而是组织结构和高度有序的表现，是系统进化和产生信息之源。选择混沌性的强弱作为衡量生物进化的尺度，不是科学家的异想天开，而是以丰富的生物学研究成果作为根基。进化论大师Smith曾断言越来越高的复杂性是生物演化的一个标志。牛津大学动物系的Hamilton教授认为：混沌比光靠自然变异对生物演化提供更大的不可预测的余地，它使生物体更容易适应环境的变化，而更强的适应性正是更高的进化程度的表现，即所谓“适者生存”。

王兴元认为，将混沌理论引入生物学去探索生物进化的规律，有助于清除人们思想中长期占统治地位的旧思维模式的影响，使人们清晰地认识到世界的非线性本质，为生物学家探索生物进化的规律提供了一种先进而又具有现实意义的方法。

摘自 科学时报