选择必须是天然的吗？

自然选择在生物进化中的关键作用已无需赘言。不过有趣的是达尔文之所以确信自己的思想是正确的是因为看到了动植物培育的成就：换句话说，是发现了非自然选择的力量。经过选育的狗、马和鸽子的多样性在他的《物种起源》的论证中扮演了重要角色。很显然，就算选择不是“天然”的，复杂引擎的循环也运转得很好。研究细菌遗传学的科学家经常会培育能在毒化学环境或父代菌株不能生存的营养液中生长的菌株。培育新菌种的标准流程包含对选择的控制。一个小实验室就能培育数十亿细菌。由于突变，即使菌株全部是源自单个细胞也会有许多差异。如果每一代每个个体有一个突变，数十亿细菌的DNA序列总体上就会有数十亿不同之处，尽管许多突变是有害的，会从群体中消失。

要选育出具有新特征的菌株，诀窍是让培养基能抑制正常细菌或“野”细菌的生长，并让具有期望特性的细菌能增长得更快——只需要快一点点就够了。例如，如果想培育出对青霉素具有耐药性的菌株，青霉素加太多或太少都不行，太少了细菌都不会受到抑制，太多了所有细菌都会把杀死。青霉素的浓度要能杀死大多数细菌，但又不能全部杀死。通常，活下来的会生长，但是很慢。能生长是因为它们与大多数细菌有不同之处。但在生长和分裂过程中，它们也会突变。其中一些突变会让生长变快。生长快速的细菌很快会超过生长缓慢的细菌，从而在培养基中占据主导。然后微生物学家就会增加青霉素的浓度，杀死其中大多数细菌。同样这次的浓度也要让一小部分能缓慢生长。这些细菌的一些（随机）突变会再次使得其在高浓度青霉素中快速生长。反复执行这个过程，微生物学家很快就能培育出青霉素耐受力比最初高100倍的细菌。

这样的过程在无意中发生会给现代医学带来挑战。抗生素是20世纪最伟大的医学成就之一。这种化学药剂被广泛使用，但经常剂量不当。病人也经常不遵医嘱。结果可能无法杀死所有的入侵细菌，活下来的那些可能具有很强的耐药性。如果它们被传染给也不遵医嘱的某个人，又可能选择出更强的耐药性。如果反复以亚致死量施加抗生素，对抗生素极具耐药性的菌株就会传播开来。进化产生了，而医生则失去了抵抗感染的一个重要手段。

这个现象不限于细菌：HIV（艾滋病病毒）会对抗病毒药物产生耐药性，疟原虫对抗疟疾药物，蚊子对DDT也是如此。突变加选择的重复循环是改变已有基因的有效工具，但在创造全新的基因时并不是很有效。要做到这一点最有效的方法是从其他地方获得新基因。要在有抗生素的环境生存，最好的办法是基因的表达能摧毁这种化学因子。大多数抗生素是从土壤真菌中分离出来的，而土壤细菌与土壤真菌已经共存了很长时间。结果许多土壤细菌进化出了能编码蛋白质摧毁特定抗生素的基因。细菌可能对某些抗生素很敏感，而对它们的耐药基因所针对的药物又极具耐受性。大多数细菌都有与其他细菌交换基因的机制。这种交换使得细菌能完整获得有用的基因。在适当的条件下，基因转移机制能让基因在菌群中迅速传播。通常，耐抗生素基因被一起封装在名为质粒的单独的DNA片段中，这些质粒能在细菌之间传递。因此，大量使用抗生素的地方，例如医院，通常会有很多耐抗生素的细菌。这是选择所引发的自然的进化结果，也是为什么在医院被感染比在家里危险得多。

现代农业是基于自然选择再进行人类选择。在大约10000年前的农业革命中，人类学会了增强进化过程。在农业刚开始时，农民可能会吃掉好的种子，把差的留到来年播种。然而，肯定会有一些人发现更好的做法，将今年最好的玉米种子选出来留到来年播种，以及让最好的动物繁殖，宰杀那些不那么好的。不这样做的人很快会发现他们的玉米产量比其他人差，从而选育最好的就成为了农业的标准做法。通过一年又一年一代又一代施加人工选择，玉米和家畜逐渐变得远超它们的野生祖先。

对谷类作物的选育不仅使得产量远超过它们的野生祖先，同时也表现出了许多更适于人类消费的修正。其中包括统一发芽（这样才能赶上播种），谷物的秸秆既强壮又脆（这样到收割时谷物还能留在秸秆上，但又易于用机械分离），不那么坚硬的种壳（便于脱壳和碾磨），植株形态更加挺拔（便于收割）。平行的变化同样发生在家畜身上。家畜通常会变得比野生种群更大，更多肉，更温顺和更易于繁殖。

在近几个世纪，遗传学知识和现代统计手段的应用使得传统选育进一步改善。结果，美国的玉米亩产在100年里翻了5倍。1905年亩产是760千克，现在是3800千克。部分是因为技术的进步，大部分则是由于遗传学的进步。其他主要玉米品种也有类似的故事。“绿色革命”经常被认为是全世界人口迅速增长而饥荒却在减少的主要原因。现在奶牛年产奶20000磅很平常，而在100年前则是闻所未闻。这些奶牛是复杂的选育策略的结果，建立在大量数据的基础之上，用到的信息包括数百万头奶牛的产奶量、营养、抗病性，等等。这些信息使得能导致期望特性的基因可被追溯许多代，并识别出最佳的动物组合进行繁育。背后的原理与传统农业是一样的：让具有最佳基因的动物一起繁育，只是现代技术要高效得多。

现代动植物选育使用的是与第5章一样的复杂引擎，只是选择不是天然的。动植物选育者控制了循环的选择部分。经验表明几乎动植物的任何特性都能通过对选择的一致控制进行修改。除非特性没有表现出可选择的变化或者完全缺乏所期望的特性时才有例外，因为没有东西可以修改。

现代生物技术可以在生物的DNA中引入全新的基因。用这种方法可以产生出能被选择的新特性。自然的进化循环依赖于随机的变化产生新的变体；基因工程则能够引入预先确定的变化。结果是大大加快了变化的速度。产生所期望的特性不再需要成百上千代，而只需要很少的几代就行。一些例子已经被商业化，包括蛾幼虫无法消化的玉米，耐受草甘膦（一种能杀死大部分植物的除草剂）的大豆，以及维生素A含量很高的大米。从某种意义上来说，这种技术只是模仿了细菌交换基因以获得抗生素耐受性的策略。

计算机中运行的遗传算法将对选择的控制推到了极限。所有在对生物的人工选育的例子中，人类选择都只是自然选择的补充。当奶牛死于疾病时，是自然选择在起作用；当公牛被农民选出来配种时，是人工选择在起作用。当计算机学家写进化算法时，选择的规则完全是指定的；当程序运行时自然没有参与，但进化仍然发生了。