生物復雜性的演變

生物復雜性的進化是進化過程的一個重要結果。 進化產生了一些非常復雜的生物——盡管在生物學中很難準確定義或測量實際的復雜程度，基因含量、細胞類型數量或形態等特性都被提議作為可能的指標。

許多生物學家過去認為進化是漸進的（定向發生）并且有一個導致所謂的高等生物的方向，盡管這種觀點缺乏證據。 這種進步的想法在進化中引入了高等動物和低等動物這兩個術語。 許多人現在認為這是一種誤導，因為自然選擇沒有內在的方向，生物體根據當地環境條件選擇增加或減少的復雜性。 盡管在生命的歷史上，最高復雜度有所增加，但始終存在大量小型和簡單的生物，而最常見的復雜度似乎保持相對不變。

通常，繁殖率高于競爭對手的生物具有進化優勢。 因此，生物體可以進化為變得更簡單，從而繁殖得更快并產生更多的后代，因為它們需要更少的資源來繁殖。 一個很好的例子是寄生蟲，例如瘧原蟲（導致瘧疾的寄生蟲）和支原體； 這些生物體通常會放棄因寄生在宿主身上而變得不必要的特征。

當特定的復雜性狀僅在特定環境中沒有提供選擇優勢時，譜系也可以免除復雜性。 這種特性的喪失不一定會帶來選擇性優勢，但如果它的喪失不會帶來直接的選擇性劣勢，則可能會由于突變的積累而丟失。 例如，寄生生物可能省去了代謝物的合成途徑，在那里它可以很容易地從宿主中清除該代謝物。 丟棄這種合成可能不一定能讓寄生蟲保存大量能量或資源并更快地生長，但如果該途徑的損失沒有造成不利影響，則損失可能會通過突變積累固定在種群中。 導致復雜性狀喪失的突變比導致復雜性狀獲得的突變更頻繁地發生。

通過選擇，進化也可以產生更復雜的生物體。 復雜性通常出現在宿主和病原體的共同進化中，每一方都發展出越來越復雜的適應性，例如免疫系統和病原體為逃避它而開發的許多技術。 例如，導致昏睡病的寄生蟲布氏錐蟲已經進化出如此多的主要表面抗原拷貝，以至于其基因組的大約 10% 專門用于這一基因的不同版本。 這種巨大的復雜性使寄生蟲能夠不斷改變其表面，從而通過抗原變異來逃避免疫系統。

更一般地說，復雜性的增長可能是由生物體與其試圖適應的捕食者、獵物和寄生蟲生態系統之間的共同進化所驅動的：隨著其中任何一個變得更加復雜，以便更好地應對多樣性 在由其他生態系統形成的生態系統所帶來的威脅中，其他生態系統也將不得不通過變得更加復雜來適應，從而引發一場持續不斷的進化軍備競賽，以達到更復雜的程度。 隨著物種多樣性的增加，以及物種之間的聯系或依賴性，生態系統本身往往會隨著時間的推移變得更加復雜，這一事實可能會加強這一趨勢。

如果正如 19 世紀人們普遍認為的那樣，進化具有趨向復雜性的積極趨勢（直生發生），那么我們將期望看到生物體中最常見的復雜性值（模式）隨時間增加的積極趨勢。

然而，復雜性的增加也可以通過被動過程來解釋。 假設復雜性的無偏隨機變化和最小復雜性的存在會導致生物圈的平均復雜性隨時間增加。

這涉及方差的增加，但模式沒有改變。 隨著時間的推移，創造出一些復雜性更高的有機體的趨勢是存在的，但它涉及的生物比例越來越小。

在這個假設中，任何朝著越來越復雜的生物體的內在方向起作用的進化現象都是由于人們專注于居住在復雜性分布的右手尾部的少數大型復雜生物體而忽略了更簡單和更常見的生物體的結果 有機體。 這個被動模型預測大多數物種是微觀原核生物，106 到 109 ex 的估計支持這一點。