生命是什么?

来源:译言网 | 发布: | 发布时间:2017-06-12,星期一 | 阅读:356

包括镜像人类在内的镜像生命,可能听起来像是科幻小说中的事物。即使有些理论依据,在实践中也只是一个无法实现的古怪概念。

但镜像生命不是天马行空的妄想,它是一种真实的可能性。为了让你信服,我会告诉你如何才能将它变为现实。不过在一开始,我们需要先对生命本身的复杂性有一个更加深入的认识。

那么,生命究竟是什么呢?

生命、遗传密码、镜像世界、与多样性的产生

埃尔温·薛定谔(Erwin Schrödinger)1944年的短篇著作《生命是什么?》启发了包括莫里斯·威尔金斯(Maurice Wilkins)在内的一大批物理学家,使他们最终建立了分子生物学这一领域。薛定谔将生命的概念构筑在所谓的“非周期性实体”(aperiodic solid)的基础上,同时也将DNA解读为蕴含遗传信息密码的有序生物多聚体。

许多人将生命理解为一种全或无、非黑即白、非正即反、非此即彼的现象,泾渭分明毫无重叠。然而,让我们来设想这样一种可能性:生命或许是一种连续的、可标准化、也可度量的属性。同样的,许多思想家也试图将生命奉为“复杂性的巅峰”。但让我们试着将这句话中的“复杂性”换成“再现复杂性”(replicated complexity)或是“互信息”(mutual information)吧。两张由大量随机分布的墨点所组成的图像看上去可能同样复杂,相似之处与不同之处一样多。同样的,两块石头的原子排布形式也许看起来也是一样的复杂。但是如果我们看到的是呈镜相对称的复杂墨点,譬如罗夏墨迹测验[1]中的图案,抑或是一块“有生命的石头”(生石花[2]),我们就会产生这样一种感觉:这么多信息应该不是通过一种可预测的方式从上一张到下一张、从上一片叶子到下一片叶子、或者从每一片叶子中的上一个细胞到下一个细胞这样复制或传递的。两种复杂的随机图案可能是无机无生命世界的一个微不足道的产物,但两种看起来几乎近似的复杂范式则往往是生命的一个标志。

再现复杂性这个概念直接解决了当初挑战过生命定义的七个大反例。

(一)生命是一种能够生长和自我复制的系统。那么火也可以被视为一种生命,毕竟它也能够生长并自我复制。

(二)再现复杂性同时也解决了像骡子(一种由公驴和母马交配诞下的无生育能力的后代)这类生物所面对的尴尬:它们显然是生命,但由于无法生育因此欠缺了一条关键的生命特征:自我复制。

(三)生命是一个稳定增加的再现复杂性库。一头食草动物确实有可能在毁坏一块复杂的植物生态系统后死去,导致再现复杂性的净流失。

(四)生命应该运动吗?“那么冰冻的动物怎么算?”你也许会这么问。“那看上去可不是生机勃勃的样子。”许多复杂的生命体在经历冻融之后仍能存活(譬如人类的人工授精卵细胞以及摇蚊的幼虫)。理论上来说,用那种在原子力显微镜中使用的纳米镊子,我们也能一个分子一个分子地组装出一个冷冻生命体来。

(五)生命是一种能够对独特且复杂的对象进行复制的机器(就像激光打印机或3-D打印机)。迄今为止,它们都还不会自我复制。我们可以去制造一些“无关紧要”的自组装型机器人,将两个(或几个)已经足够复杂并几乎能运作的机器人部件组装起来。但是在这种情况下,由自我复制所带来的再现复杂性提升非常有限,并且那些部件上的再现复杂性也是拜生命所赐(也就是创造了这些机器人部件的聪明人类)。想要在未来的某一天拥有一台能够自我复制和进化的3-D打印机并没有什么实质性的障碍。

(六)生命是从一种多聚体类型向另一种多聚体类型翻译的产物(例如从RNA到蛋白质,或从电脑中的比特到DNA)。我们该如何来确定这种翻译的重要性呢?各种精确的翻译关系都比再现复杂性更令人惊叹。我们能够检测两种多聚体在结构特征上的相似程度——计算生物学家将它称为同源性(homology)。

(七)那么如何解释地质分层的重复单元或无机模铸化石的复制过程呢?我们可以找到数百种独特的矿物学分层,其中某些在全球都有重现(例如富铱层就是最大规模陨石撞击地球所造成的全球范围尘云的证据)。但是它的重复模式和它的位置都不那么精确(大约从毫米级到米级)。在这些底层中所发现的化石,无论是复杂动植物表面的实体负模化石,还是由无机矿物替代腐败的有机细胞所形成的正模化石,均有将原结构精确还原到微米级别的表现。当然,在这种情况下,几乎所有的再现复杂性都是源自于最初被埋的那些生命体。

正如我们之前看到的,六次产业革命与相应量化技术的进展之间密切相关。再现复杂性可能就是现今这场革命的组成部分。同时,随着我们进一步了解生命的本质,它也将成为我们所由衷赞叹的一部分。

基因组工程将让我们变得更加多样化,由此进一步强化我们的生存前景。我们已经将自身物种的躯体特性进行了几个方面的拓展。举例来说,我们不断尝试着改善我们的健康状况,延长我们的寿命,加强我们的免疫系统和对疾病的抵抗力,诸如此类。我们还能够适应极高的人口密度和宇宙探索时的那种极低的人口密度。

我们正在这个镜像世界的创世故事中华丽登场……

注释:

[1]罗夏墨迹测验:一种以图片为媒介的心理学测验。——译者注

[2] 生石花:两片对生而顶端平坦的肉质叶表面上有着接近镜相对称的纹样。——译者注

——以上内容节选自《再创世纪——合成生物学将如何重新创造自然和我们人类》



0

 

版权声明

文章编辑: ( 点击名字查看他发布的更多文章 )
文章标题:生命是什么?
文章链接:http://ccdigs.com/91195.html

分类: 多向思维, 科普知识.
标签:

发表评论