Evolutionary success depends on the capacity to adapt: organisms must respond to environmental challenges through both genetic innovation and lifetime learning. The gene-centric paradigm attributes evolutionary causality exclusively to genes, while Denis Noble's phenotype-first framework argues that organisms are active agents capable of interpreting genetic resources, learning from experience, and shaping their own development. However, this framework has remained philosophically intuitive but algorithmically opaque. We show for the first time that organismal agency can be implemented as a concrete computational process through heritable phenotypic patterns. We introduce the Phenopoiesis Algorithm, where organisms inherit not just genes but also successful phenotypic patterns discovered during lifetime learning. Through experiments in changing environments, these pattern-inheriting organisms achieve 3.4 times faster adaptation compared to gene-centric models. Critically, these gains require cross-generational inheritance of learned patterns rather than within-lifetime learning alone. We conclude that organismal agency is not a philosophical abstraction but an algorithmic mechanism with measurable adaptive value. The mechanism works through compositional reuse: organisms discover how to compose primitive elements into solutions, encode those compositional recipes, and transmit them to offspring. Evolution operates across multiple timescales -- fast, reversible phenotypic inheritance and slow, permanent genetic inheritance -- providing adaptive flexibility that single-channel mechanisms cannot achieve.


翻译:进化成功取决于适应能力:生物体必须通过遗传创新和终身学习来应对环境挑战。以基因为中心的范式将进化因果性完全归因于基因,而Denis Noble的表型优先框架则认为生物体是能够解读遗传资源、从经验中学习并塑造自身发育的能动主体。然而,该框架始终停留在哲学直觉层面,缺乏算法层面的明确阐释。我们首次证明,通过可遗传的表型模式,有机体能动性可以作为一种具体的计算过程实现。我们提出了表型生成算法,在该算法中,生物体不仅继承基因,还继承在终身学习过程中发现的有效表型模式。通过在变化环境中的实验,这些继承模式的生物体相比以基因为中心的模型实现了3.4倍的适应速度提升。关键在于,这种优势依赖于学习模式的跨代遗传,而非仅靠个体终身学习。我们得出结论:有机体能动性并非哲学抽象概念,而是具有可量化适应价值的算法机制。该机制通过组合复用实现:生物体发现如何将基础元素组合成解决方案,编码这些组合配方,并将其传递给后代。进化在多个时间尺度上运作——快速可逆的表型遗传与缓慢永久的基因遗传——提供了单通道机制无法实现的适应灵活性。

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