关于进化，最难理解的概念之一是它缺乏方向性。以人类进化为例，从 the classic image of the evolution of man, from knuckle-walking ape to strong, smart hunter
我们将此视为生命的自然进程。事实是，非洲的一些大型灵长类动物会变成我们现在的样子，这并非必然。我们变得更高、毛发更少、比我们的近亲更聪明，这也不是不可避免的。当然，单细胞细菌状生物最终联合起来形成多细胞生物，最终导致大型灵长类动物的出现，这也不是必然的！
进化是不可预测的，随机性是决定事物如何变化的关键。但这并不意味着生命是偶然进化的。这是因为，虽然进化的原因是随机的（基因突变），但进化的过程（选择）却不是。这有点像打扑克——你拿到的牌是随机的，但你用它获胜的几率却不是。而且，就像扑克一样，这不仅仅是你手中的牌。外部因素——你的朋友在扑克游戏中欺骗你的能力，或者生命游戏中的环境条件变化——也会起作用。所以，虽然进化不是随机的，但它确实是一场机遇游戏，考虑到物种的灭绝率如此之高，这场游戏庄家几乎总是赢家。
当然，机遇在进化中很重要。进化之所以发生，是因为没有任何东西是完美的，甚至连复制我们 DNA 的酶也是如此。所有细胞都会增殖和分裂，为了做到这一点，它们每次都必须复制它们的遗传信息。完成此操作的酶会尽最大努力进行校对，并确保它们忠实于原始代码，但它们会犯错误。它们会放入鸟嘌呤而不是腺嘌呤或胸腺嘧啶，突然之间，基因就改变了。这些变化大多数是沉默的，不影响每个基因编码的最终蛋白质。但偶尔，这些变化会产生更大的影响，插入不同的氨基酸，这些氨基酸的化学性质会改变蛋白质（通常是朝着坏的方向，但并非总是如此）。或者我们的细胞会犯更大的错误——整个基因或染色体被额外复制等等。
这些基因变化不会以任何方式预测个体需求。长颈鹿“进化”出更长的脖子不是因为它们想够到更高的树叶。我们“进化”出更大的大脑不是为了成为更好的问题解决者、社会性动物或猎手。这些变化本身是*随机的*。然而，影响它们在种群中频率的机制却不是。当一项变化使你（变异的动物）比同类生存和繁殖得更多时，它很可能会保留并扩散到整个种群中。这就是选择，是驱动进化的机制。这可能意味着自然选择（因为它让你跑得更快或做某事来在你的环境中生存）或性选择（因为即使它让你不太可能生存，但妹子们喜欢它）。无论哪种方式，选择都不是随机的：你比你最好的朋友更忙碌并产生了更多的后代是有原因的。但首先发生的突变——那才是运气使然。
遗传机器的错误可能导致生物体产生巨大的差异。以开花植物为例。开花植物有一个基因，可以形成花朵的雄蕊和雌蕊。但在许多物种中，这个基因在大约 1.2 亿年前被意外复制了。这个基因发生了突变并经历了选择，最终在不同的物种中以非常不同的方式进行了修改。在拟南芥（*Arabidopsis*）中，额外的拷贝现在会导致豆荚破碎。但在金鱼草中，我们看到最小的变化如何会产生巨大的后果。它们也有两个制造生殖器官的基因拷贝。但在这些花朵中，每个拷贝几乎都只产生雄蕊或雌蕊部分。这种雄/雌分离是向性别分离成独立的个体（就像我们一样）迈出的第一步。为什么？原来，导致最终蛋白质中添加单个氨基酸的突变使得一个基因拷贝只能产生雄性部分。就是*这样*。一个**单个氨基酸**就能使一个基因只产生雄性部分，而不是雄性和雌性。
或者，以飞行这种如此专业化的事物为例。我们喜欢认为飞行是进化的，因为一些动物（在某种意义上）意识到飞到空中会带来巨大的优势。但当你审视飞行的进化时，反而似乎是以某种意义上偶然的方式进化的。以飞行大师——鸟类——为例。
鸟类身体有一些关键的改变使它们能够飞行。最明显的当然是它们的羽毛。虽然羽毛看起来非常适合飞行，但我们能够回顾并意识到羽毛最初并非如此。通过惊人的化石发现，我们能够一窥羽毛的起源，很清楚的是，最初，它们被用于除空中旅行以外的任何事情。这些原始羽毛不过是细长的丝状物，可能更像毛发，最初可能以类似的方式使用。更多的突变发生，这些丝状物开始分叉、连接在一起。事实上，正如我们所期望的，一个正在经历选择和变化的结构，有各种各样拥有羽毛状覆盖物的恐龙，这表明早期羽毛的基因实验和多样性很大。然而，并非所有这些原始羽毛都被选中，最终只有这些形式中的一种看起来像现代羽毛，从而使一组独特的动物有机会飞行。
科学家们对于这些早期羽毛的用途也有很多不同的看法。现代鸟类使用羽毛进行各种功能，包括求偶选择、体温调节和伪装，这些都与羽毛的进化有关。从一开始就没有计划，羽毛也不是一夜之间就出现，突然让恐龙飞起来。相反，突变的积累导致了一种结构，恰好赋予了鸟类飞行的机会，即使那不是它最初的用途。
飞行的昆虫也是如此。早在 19 世纪，当进化作为一门科学刚刚起步时，圣乔治·杰克逊·米瓦特就问道：“半个翅膀有什么用？”当时他想以此来嘲笑没有创造者就没有翅膀的观点。但对昆虫的研究表明，半个翅膀实际上很有用，尤其是对于石蝇（蜉蝣的近亲）这样的水生昆虫。科学家们通过实验切割石蝇的翅膀来观察发生了什么，结果发现，虽然它们不能飞行，但它们可以更快速地滑翔过水面，同时消耗更少的能量。事实上，早期的昆虫翅膀可能起到了滑翔作用，后来才使这些生物得以在空中飞行。鸟类也可以使用半个翅膀——未发育的翅膀帮助雏鸟爬上更陡峭的山坡——所以半个翅膀是一件很有用的东西。
但真正关键的是，如果你倒转时间，找到一只现代鸟类的祖先，一只长着原始羽毛的恐龙，或者一只半翅膀的昆虫，并将其置于相同的环境和相同的生态压力下，它的后代不一定会飞。
这是因为如果你重放进化，你永远不知道会发生什么。最近，科学家们通过实验在实验室里的*大肠杆菌*（*E. coli*）细菌中证明了这一点。他们取了一个*大肠杆菌*菌株，将其分成 12 个相同的培养皿，里面装有一种细菌无法消化的新型食物源，因此以 12 个相同的菌落开始，处于强选择压力环境下。他们培养了大约 50,000 代。每 500 代，他们就冷冻一些细菌。大约 31,500 代后，其中一个菌落获得了以新营养物质为食的能力，这表明，尽管所有菌落的起始条件相同，在相同条件下维持，并且受到完全相同的压力，但获得以新营养物质代谢的能力并非必然。更令人震惊的是，当他们重放*那个*菌落的历史时，他们发现*它*也并非总是发展出这种能力。事实上，当重放从第一代到第 19,999 代的任何时间点，都没有成功。在大约 20,000 代时发生了一些变化——比它们能够代谢新营养物质早了约 11,500 代——这是为了让菌落以后获得其有利能力所必需的。
这有两个原因。第一个是突变本身是随机的，而且相同的突变以相同的顺序发生的几率很小。但还有另一个原因，我们无法预测进化：基因改变*不*必是“好”的（从选择的角度来看）才能得以保留，因为选择并不是唯一在起作用的进化机制。是的，选择是一个重要的因素，但即使没有选择，种群中给定突变的频率也可能发生变化。基因漂移发生在事件毫无缘由地改变种群基因频率的情况下。例如，一场巨大的飓风碰巧消灭了绝大多数某种蜥蜴，只留下了一只奇怪颜色的雄性与所有雌性交配。后来，这种颜色可能变得很有用，让蜥蜴能够融入新的栖息地，或者它可能使它们更容易受到捕食者的攻击。基因漂移根本不在乎。
每一次突变都是一场赌博。即使是最小的突变——单个核苷酸的变化，称为点突变——也很重要。它们可能导致人类患上像镰状细胞贫血症和囊性纤维化这样的可怕疾病。当然，点突变也会导致细菌产生抗生素耐药性。
机遇的作用对我们的物种意味着什么？嗯，这与我们适应不断变化的世界的能力有关。既然我们无法强迫我们的身体发生有利的适应性突变（无论漫威怎么说），我们只能依靠机遇来帮助我们的物种继续进化。相信我，我们作为物种需要继续进化。我们的身体储存脂肪，因为过去食物稀少，储存脂肪是度过饥荒期的最佳解决方案。但现在，这种性状导致了肥胖的流行，以及相关的糖尿病等疾病。随着疾病的进化，我们的治疗方法也随之失效，使我们容易遭受像鼠疫那样的大规模伤亡。如果我们无法通过随机突变来解决我们快速变化的环境带来的问题，我们很可能就处于人类时代终结的边缘。当其他物种灭绝时，人类将继续主宰、繁衍并生存下去的可能性有多大？好吧，就像任何机遇游戏一样，你必须看看几率。
迄今为止存在过的所有物种中，99.99% 已经灭绝。
但话说回来——也许我们的物种觉得运气不错。
