解决之途径

首先探讨一下生物多态性的根源的问题。生物系统包括从微观到宏观，即生物大分子、细胞、个体、种群、生态系统、以至整个地球的生物圈这样的一系列等级结构，它们是既相对独立、又相互制约和联系的系统。每一个等级的系统内部都存在着丰富的多态性，即一种生物大分子、一种基因组、一个物种等都可以有多种状态。对于这种多态性，我们最熟悉的大概就是人类自己的相貌和指纹。可以说没有两个人的相貌是完全相同的；人类的指纹也有十分专一的个体特异性，以至可以作为一种特别的鉴证。自然选择可以解释一部分生物多态性，中性理论也较为成功地解释了生物种群在分子水平上具有丰富的多态性这一现象。不过，生物系统的多态性是否有更为深刻的基础呢？当把生物结构看作是物质结构的一种形式，那么就不难看出，生物多态性是有其物理基础的。物质结构也是分等级的。简单的、微观的一般是较为低级的物质结构，如电子、原子的结构，复杂的、宏观的一般是较为高级的物质结构，如地球、太阳系。而从物理学量子论的一般原理来看，处于物质结构等级中级别较高的系统比起处于级别较低的系统来，具有更多的量子态，即具有更多可取的状态。
     如一个分子要比一个电子有多得多的量子态。量子态的概念不但可在微观的、非生物的系统中运用，而且也可以应用到宏观的、生物的系统中去。不少著名的物理学家，包括量子物理的创立者之一薛定谔，对此都是认同的。因此可以认为，一个生物系统在某一时刻是处于一个特定的（即单个的）量子态。例如，一个生物大分子在某一时刻的构型就可以看作是这个大分子的一个量子态；一个基因的稍有不同的序列结构及其状态就代表着这个基因的不同的量子态；一种生物的一个个体在某一时刻也是处于一种特定的量子态。把单个量子态的概念应用到各种等级的生物系统中去，就可以使量子态与生物的各种多态性有一种对应关系，从而可以用量子论的观点来探讨生物系统的多态性问题。生物系统在物质结构的等级中处于人们所知的最复杂也是最高的级别，那么根据量子论的一般原理，这些系统可能具有的量子态当然是一个巨大的数目了，而每一种量子态都可以代表生物系统多态性中的一个状态（图13）。当然，生物系统可具有的量子态也包括“稳定的量子态”，即可长期存在的多态性状态，以及“不稳定的量子态”，即不能长时间存在的或对生物有害而易被淘汰的状态。这样，通过量子论就不难从定性上解释生物世界是如此千姿百态，在基因、基因组、生物个体和种群等水平上都存在着如此丰富的多态性现象。换句话说，遗传多态性的存在是有一个深刻的物理基础的。