生物复杂性的演变

生物复杂性的进化是进化过程的一个重要结果。 进化产生了一些非常复杂的生物——尽管在生物学中很难准确定义或测量实际的复杂程度，基因含量、细胞类型数量或形态等特性都被提议作为可能的指标。

许多生物学家过去认为进化是渐进的（定向发生）并且有一个导致所谓的高等生物的方向，尽管这种观点缺乏证据。 这种进步的想法在进化中引入了高等动物和低等动物这两个术语。 许多人现在认为这是一种误导，因为自然选择没有内在的方向，生物体根据当地环境条件选择增加或减少的复杂性。 尽管在生命的历史上，最高复杂度有所增加，但始终存在大量小型和简单的生物，而最常见的复杂度似乎保持相对不变。

通常，繁殖率高于竞争对手的生物具有进化优势。 因此，生物体可以进化为变得更简单，从而繁殖得更快并产生更多的后代，因为它们需要更少的资源来繁殖。 一个很好的例子是寄生虫，例如疟原虫（导致疟疾的寄生虫）和支原体； 这些生物体通常会放弃因寄生在宿主身上而变得不必要的特征。

当特定的复杂性状仅在特定环境中没有提供选择优势时，谱系也可以免除复杂性。 这种特性的丧失不一定会带来选择性优势，但如果它的丧失不会带来直接的选择性劣势，则可能会由于突变的积累而丢失。 例如，寄生生物可能省去了代谢物的合成途径，在那里它可以很容易地从宿主中清除该代谢物。 丢弃这种合成可能不一定能让寄生虫保存大量能量或资源并更快地生长，但如果该途径的损失没有造成不利影响，则损失可能会通过突变积累固定在种群中。 导致复杂性状丧失的突变比导致复杂性状获得的突变更频繁地发生。

通过选择，进化也可以产生更复杂的生物体。 复杂性通常出现在宿主和病原体的共同进化中，每一方都发展出越来越复杂的适应性，例如免疫系统和病原体为逃避它而开发的许多技术。 例如，导致昏睡病的寄生虫布氏锥虫已经进化出如此多的主要表面抗原拷贝，以至于其基因组的大约 10% 专门用于这一基因的不同版本。 这种巨大的复杂性使寄生虫能够不断改变其表面，从而通过抗原变异来逃避免疫系统。

更一般地说，复杂性的增长可能是由生物体与其试图适应的捕食者、猎物和寄生虫生态系统之间的共同进化所驱动的：随着其中任何一个变得更加复杂，以便更好地应对多样性 在由其他生态系统形成的生态系统所带来的威胁中，其他生态系统也将不得不通过变得更加复杂来适应，从而引发一场持续不断的进化军备竞赛，以达到更复杂的程度。 随着物种多样性的增加，以及物种之间的联系或依赖性，生态系统本身往往会随着时间的推移变得更加复杂，这一事实可能会加强这一趋势。

如果正如 19 世纪人们普遍认为的那样，进化具有趋向复杂性的积极趋势（直生发生），那么我们将期望看到生物体中最常见的复杂性值（模式）随时间增加的积极趋势。

然而，复杂性的增加也可以通过被动过程来解释。 假设复杂性的无偏随机变化和最小复杂性的存在会导致生物圈的平均复杂性随时间增加。

这涉及方差的增加，但模式没有改变。 随着时间的推移，创造出一些复杂性更高的有机体的趋势是存在的，但它涉及的生物比例越来越小。

在这个假设中，任何朝着越来越复杂的生物体的内在方向起作用的进化现象都是由于人们专注于居住在复杂性分布的右手尾部的少数大型复杂生物体而忽略了更简单和更常见的生物体的结果 有机体。 这个被动模型预测大多数物种是微观原核生物，106 到 109 ex 的估计支持这一点。