進化是不可避免的嗎踱阿?

你有哪些基因可能并不重要,是基因網(wǎng)絡(luò)而非單個基因在發(fā)揮作用钦铁。通常有幾十到幾百個基因網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)一個相同的表現(xiàn)型软舌;而構(gòu)成90%都不一樣的基因網(wǎng)絡(luò),仍可產(chǎn)生相同的基因表現(xiàn)型牛曹『叮基因、代謝物躏仇、蛋白質(zhì)和核酸序列擁有的這一拓撲性質(zhì)恋脚,使進化成為可能⊙媸郑可進化性可能是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一個基本特征糟描,達爾文進化不僅僅是生物學的組織原理,而且是“物理定律”书妻,是信息在復(fù)雜系統(tǒng)中組織的必然結(jié)果船响。

自然界有創(chuàng)造力嗎? 你可以環(huán)目四顧躲履,看看熱帶鳥精美的羽毛见间,千姿百態(tài)的葉子,微生物的精明策略工猜,令人眼花繚亂的各種能夠攀登米诉、爬行、飛行篷帅、游泳的生物史侣。生命如此宏偉拴泌,如達爾文所說,“無盡之形最為美妙”惊橱。 這還不夠說服你嗎蚪腐?

所有這一切,難道不是達爾文式進化的產(chǎn)物——進化這種無意識的機器税朴,隨機變異并通過自然選擇篩選其結(jié)果回季? 嗯,不完全如此正林。達爾文的理論不能完全解釋為什么自然擁有如此神奇泡一、無盡的創(chuàng)造性,持有這一觀點的可不止是神創(chuàng)論者卓囚。 蘇黎世大學的進化生物學家Andreas Wagner認為:“達爾文的理論肯定是他所在時代最重要的智力成就,也許是所有時代最重要的智力成就诅病。但他的理論無法解釋進化論上最大的謎團哪亿,甚至連接近解決也做不到∠桶剩”

Wagner所指正是進化如何進行創(chuàng)新蝇棉,“生物世界是如何創(chuàng)造的”。自然選擇提供了一種強大的方法來篩選不同的變異以有效地解決環(huán)境挑戰(zhàn)芥永,但它不能解釋所有這些變異來自哪里篡殷。 生物學家Hugo de Vries在1905年就指出,“自然選擇可以解釋適者生存埋涧,但它不能解釋適者是如何出現(xiàn)的板辽。”在過去幾年里棘催,Wagner和其他一些人開始理解進化中創(chuàng)新的起源劲弦。他們的發(fā)現(xiàn)使我們不僅可以了解達爾文進化是如何運作的,也能了解它為什么能夠運作醇坝,是什么使其成為可能邑跪。

一個流行的誤解是,進化創(chuàng)造新事物僅僅需要一個基因的隨機突變呼猪,例如基因從一代復(fù)制到下一代時發(fā)生的一個錯誤画畅。大多數(shù)類似突變的結(jié)果只會比之前更糟,突變的基因編碼的性狀對于生存不太有效宋距,甚至可能是致命的轴踱;但在極罕見的情況下,某個突變的性狀將提升獲得者的生存能力谚赎,并將這種有益的突變傳播到廣大的人群中去寇僧。

麻煩的是摊腋,性狀通常不會如此整齊地映射到基因上:它們來源于在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中調(diào)節(jié)彼此活動的不同基因間的相互作用,或“基因回路”嘁傀。盡管如此兴蒸,你可能會認為,進化有很多時間细办,它會最終找到“好的”基因回路橙凳。但是數(shù)學告訴我們并非如此。

舉例來說笑撞,進化發(fā)育生物學領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)告訴我們岛啸,許多復(fù)雜生物體(包括我們)的不同身體設(shè)計不是來自不同的基因,而是來自不同的基因網(wǎng)絡(luò)在相同的基本回路(即Hox基因回路)中的相互作用和表達茴肥。要從蛇到人坚踩,你需要的不是一組完全不同的基因,而只是在基本相同的Hox基因回路上的一個不同的布線模式瓤狐。對于這兩種脊椎動物瞬铸,在回路中有大約40個基因。如果你考慮到這些基因可能彼此調(diào)節(jié)的不同方式(例如激活或抑制)础锐,你會發(fā)現(xiàn)可能的回路數(shù)量超過10的700次方嗓节。這是個很大的數(shù),比可觀測的宇宙中基本粒子的數(shù)量還多皆警。那么拦宣,通過“盲目”進化找到可行的“蛇”或“人類”的性狀(或表現(xiàn)型)的Hox基因回路,其幾率是多少信姓?進化到底是如何通過重塑寒武紀魚類的Hox網(wǎng)絡(luò)將我們創(chuàng)造出來的鸵隧?

你擁有的單個基因可能并不重要,重要的是它們所在基因網(wǎng)絡(luò)的屬性意推。

除了多如恒河沙數(shù)的基因回路外掰派,進化要進行創(chuàng)新還必須通過其他龐大得讓人難以置信的地貌。 同樣的問題也適用于代謝網(wǎng)絡(luò)左痢。生物體必須從其能找到的燃料處獲取能量靡羡,例如微生物的代謝在葡萄糖、乙醇或檸檬酸鹽等化合物上進行俊性。在理想的情況下略步,它們的酶代謝機制將不僅僅是其中的一種,這樣能夠有更多的生存選擇定页。?但是趟薄,要適應(yīng)其他的燃料談何容易??即使對于種類相對較少的常見代謝燃料來說典徊,這種可能的代謝機制的數(shù)量也是個天文數(shù)字杭煎。

類似的爆炸性的組合選擇數(shù)量同樣出現(xiàn)在蛋白質(zhì)上恩够。蛋白質(zhì)是由數(shù)十至數(shù)百個氨基酸組成的分子,氨基酸被鏈接在一起并折疊成特定的分子形狀羡铲。 在天然蛋白質(zhì)中有20種不同的氨基酸蜂桶,對于僅有100個氨基酸長度的小型蛋白質(zhì)來說,排列組合的數(shù)目是10的130次方也切。然而扑媚,到目前為止的40億年的進化只提供了足夠的時間來產(chǎn)生約10的50次方種不同的蛋白質(zhì)。那么雷恃,進化是如何找到這些能夠運作的蛋白質(zhì)的疆股?

最后還有RNA。這種分子曾被認為僅僅是一種中介倒槐,能將基因中的化學結(jié)構(gòu)單元(即堿基對)序列轉(zhuǎn)換為催化生化反應(yīng)的蛋白質(zhì)中的氨基酸序列旬痹,現(xiàn)在則被認為有更多的功用。一方面讨越,因為RNA分子既可以通過將信息編碼為序列來模擬基因两残,也可以折疊成各種形狀充當化學催化劑從而模擬蛋白質(zhì),RNA是策動早期生命的最佳候選者谎痢。更重要的是磕昼,我們現(xiàn)在知道卷雕,RNA分子是基因活動的重要調(diào)節(jié)因子:一些基因通過它們編碼的RNA分子與其它基因相互作用节猿,RNA可以作為開關(guān)將其它基因的表達上調(diào)或下調(diào)。 然而漫雕,RNA的進化創(chuàng)新同樣面臨著數(shù)量巨大到荒誕的組合選擇滨嘱。

所有這些情況面臨的是同樣的問題。達爾文進化論和遺傳學的現(xiàn)代綜合取得了巨大的成功浸间,但正如瓦格納所說太雨,這一成功背后有一個“骯臟的秘密”。 如果進化缺乏手段去探索數(shù)量巨大的組合選擇魁蒜,即時僅僅是其中的一小部分滩援,那么又是如何找到可行的解決方案的呢别洪?從現(xiàn)有的解決方案出發(fā),進化是如何找到通往可行的新解決方案的路徑,它是如何創(chuàng)造的潭辈? 答案至少在一定程度上是非常簡單的:這比看起來容易。進化過程所探索的組合選擇有一個非凡的結(jié)構(gòu)程梦,而達爾文以及將達爾文主義與遺傳學相結(jié)合的傳承者都沒有預(yù)料到這一點且警。

撒下千億張網(wǎng)絡(luò)

奧地利科學家Peter Schuster是最早探索進化如何創(chuàng)造的人之一(他是那種只能稱之為“科學家”的學者,因為無法判定他是一個物理學家弧轧、化學家還是生物學家)雪侥。因為對生命從開始的可能性感興趣(所謂的RNA世界)碗殷,從20世紀70年代起,舒斯特開始探索RNA可以做什么速缨。RNA分子需要折疊成正確的形狀才能成為催化劑锌妻;與蛋白質(zhì)一樣,該形狀由分子的結(jié)構(gòu)單元序列決定鸟廓。實際上从祝,這是一個基因型到表現(xiàn)型的問題,基因型是RNA的序列引谜,表現(xiàn)型則是折疊形狀牍陌。表現(xiàn)型決定了有機體對其環(huán)境的適應(yīng)能力,選擇由此發(fā)生并最終被記錄在基因型中员咽,基因則將此性狀繼續(xù)傳遞給后代毒涧。但是,表現(xiàn)型和基因型之間的關(guān)系仍有許多奧秘贝室∑踅玻可以說,這是我們所謂后基因組時代的最大謎團:要找到多種遺傳的表現(xiàn)型在基因型中的編碼是極端困難的滑频。

20世紀90年代捡偏,舒斯特和他的同事設(shè)計了一個計算機程序,可以從序列中預(yù)測RNA形狀最簡單的特征(它的二級結(jié)構(gòu)峡迷,即鏈的一部分如何通過堿基配對與其他部分相連)银伟。對于100個堿基的RNA,有大約10的23次方種可能的形狀绘搞。但是彤避,值得注意的是這些形狀與其序列的相關(guān)性。

你可能會天真的期望具有相似形狀(即表現(xiàn)型)的RNA會有相似的序列夯辖,因此一張包含所有可能序列的地圖將被分成各種形狀的“王國”琉预;這張“地圖”是一個多維的序列空間,其中的每個網(wǎng)格點對應(yīng)一個特定的序列蒿褂。但舒斯特的發(fā)現(xiàn)并非如此圆米。RNA可以有相同的形狀和完全不同的序列:你可以從不同的序列獲得完全相同的形狀和相同的催化功能。但是這些表現(xiàn)型“兄弟”在序列空間的分布卻并不是完全相互隔離的啄栓。相反娄帖,具有相同形狀的RNA在一張互相關(guān)聯(lián)、并最終遍布整個序列空間的網(wǎng)絡(luò)中谴供。你可以通過對序列進行一系列小的改變從一個序列跳到另一個序列块茁,但形狀和功能保持不變,就像逐站通過鐵路網(wǎng)線一樣。這種變化稱為中性突變数焊,因為它們對適應(yīng)度既不是有益的也不是有害的永淌。事實上??,許多突變即時不是嚴格中性而是略微降低適合度的佩耳,仍可如準中性的突變般在群體中維持很長時間遂蛀。

以上就是所有10的23次方種可能形狀的情況。換句話說干厚,這個RNA序列空間由10的23次方個網(wǎng)絡(luò)交織而成李滴,這些網(wǎng)絡(luò)是聯(lián)鎖的但很少相交。 這意味著蛮瞄,高維空間中特定點處的任何給定序列都有大量形狀不同的相鄰序列所坯,但只要沿著正確的軌跡前進,這一序列就可以一步步變異為形狀類似的不同序列挂捅。

現(xiàn)在我們知道了關(guān)于RNA序列空間的兩個關(guān)鍵之處芹助。首先,有許多闲先、許多可能的序列能夠產(chǎn)生相同的功能状土。如果進化是通過自然選擇“搜索”該功能,那么會有很多可行的解決方案可供選擇伺糠。其次蒙谓,上述序列空間雖然是多維的且無比廣闊,但的確是可以通過的:你可以在不丟失所有重要的表現(xiàn)型的情況下中性的改變基因型训桶。這就是為什么RNA是可演化的:不是因為進化有足夠的時間篩選大量的變異來找到可行的變異累驮,而是因為有很多可行且互相關(guān)聯(lián)的變異。

西班牙國家生物技術(shù)中心的Susanna Manrubia對RNA序列如何決定二級結(jié)構(gòu)進行了更復(fù)雜的計算研究渊迁,結(jié)果證明在基因型-表現(xiàn)型的映射空間中有的確很多冗余慰照。她認為灶挟,RNA這一特征可能對其在生命起源中所起的作用至關(guān)重要琉朽。“存在多種基因型的解決方案對于RNA世界的出現(xiàn)可能是必不可少的稚铣,”她說箱叁。

蛋白質(zhì)同樣擁有這一屬性。不同的生物體經(jīng)常擁有具有相同形狀和酶功能(表現(xiàn)型)的蛋白質(zhì)惕医,但通常組成這些蛋白質(zhì)的氨基酸僅有不超過20%是相同的耕漱。馬里蘭州國家衛(wèi)生研究所的David Lipman和W. John Wilbur 1991年用一個簡單的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型展示了為什么會這樣:他們的簡化模型蛋白質(zhì)對應(yīng)序列空間中的網(wǎng)絡(luò),可被中性突變一步一步遍歷抬伺。2001年螟够,哈佛大學的Anthony Keefe和Jack Szostak用實驗證明,蛋白質(zhì)序列和表現(xiàn)型之間存在的明顯的冗余。他們開始尋找由氨基酸隨機組成妓笙、可結(jié)合ATP這種小分子的蛋白質(zhì)若河,ATP是活細胞關(guān)鍵的能量儲存分子。幾乎所有有用的蛋白質(zhì)都使用ATP作為能源寞宫。因此ATP結(jié)合物是細胞的重要組成部分萧福。Szostak和Keefe使用化學方法隨機合成了大量有80個氨基酸的蛋白質(zhì),然后從中篩選恰好能結(jié)合ATP的變體辈赋。當然鲫忍,他們無法將上述氨基酸的所有可能組合全部合成出來,但他們在其合成的一小部分樣本(6萬億)中钥屈,即發(fā)現(xiàn)了四種ATP結(jié)合物悟民。四個聽起來并不是很多,但是篷就,考慮到這僅僅是相對整個序列空間極小的一個樣本逾雄,那么在其余的序列空間中必然有大量的ATP結(jié)合物——研究人員估計大約有10的93次方個。

這表明腻脏,可進化性是生物學中及其他復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一個基本特征鸦泳。

Wagner和他的同事發(fā)現(xiàn),這種“可進化的”(他們稱之為“有系統(tǒng)彈性的”)結(jié)構(gòu)是生物復(fù)雜性的共同特征永品。2006年做鹰,Wagner和他的博士后Jo?o Rodrigues開始研究大腸桿菌的代謝網(wǎng)絡(luò)。大腸桿菌可能是所有細菌中被研究得最多的一種鼎姐,其代謝的生化途徑早已被學界熟知钾麸。大腸桿菌分解葡萄糖,并從其中合成自身生存需要的60個關(guān)鍵分子結(jié)構(gòu)單元炕桨。但是饭尝,如果其中的一個代謝反應(yīng)改變了,這些大腸桿菌的“鄰居”是否仍可依靠葡萄糖生存嗎献宫?這樣的鄰居有很多钥平,但Wagner和Rodrigues計算了超過1000種“鄰居”的代謝反應(yīng),發(fā)現(xiàn)其中幾百種仍可依靠葡萄糖生存姊途。換句話說涉瘾,大腸桿菌的代謝網(wǎng)絡(luò)并非精準的為葡萄糖定制——許多其他變種也可以。研究者繼續(xù)搜索代謝網(wǎng)絡(luò)的空間捷兰,探尋鄰居的鄰居是否也能依靠葡萄糖生存立叛。他們發(fā)現(xiàn),可以沿著這個葡萄糖代謝者網(wǎng)絡(luò)一直變異下去贡茅,直到發(fā)現(xiàn)某種與大腸桿菌只有20%代謝反應(yīng)相同的生物秘蛇。與此前一樣其做,數(shù)量巨大的可能選擇都可以通過小步的中性步驟到達。進化將大量的生物送出去探索這個錯綜復(fù)雜的圖書館赁还,尋求生命問題的最好回答庶柿。當Wagner偶然發(fā)現(xiàn)這種“代謝空間”意想不到的拓撲性質(zhì)時,他幾乎欣喜若狂秽浇。

基因回路同樣如此浮庐。Wagner與物理學家Olivier Martin合作,研究基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的可能空間柬焕。他們搜尋能夠生成同樣基因表達(即同樣的表現(xiàn)型)的不同基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)审残;例如,在三個基因A斑举,B 和C的網(wǎng)絡(luò)中搅轿,通過A抑制B或C抑制B均可實現(xiàn)相同的結(jié)果,即關(guān)閉基因B的表達富玷。即使只有僅僅十幾個基因璧坟,要窮盡相互作用網(wǎng)絡(luò)的可能數(shù)量也會大得驚人,因此研究人員只能研究其中極小的一部分赎懦。但研究結(jié)果是明確的:一方面雀鹃,基因回路通常有幾十到幾百個具有相同表型的鄰居;另一方面励两,其構(gòu)成90%都不一樣的回路黎茎,仍然可以產(chǎn)生相同的基因表達模式。

這有助于解釋基因回路一個令人困惑的特性——系統(tǒng)彈性当悔。20世紀90年代末傅瞻,斯坦福大學的一組研究人員創(chuàng)造了大約6,000個釀酒酵母的變體,每個都缺少一個不同的基因盲憎,卻發(fā)現(xiàn)其中許多變種能與未變異的酵母一樣正常生存嗅骄。其他生物同樣如此:很多基因即使完全去掉,也對生物體沒有明顯影響饼疙;大量類似的基因回路可以完成與原始回路同樣的工作溺森。系統(tǒng)彈性是創(chuàng)新的補充:可以在大量替代品中進化出新特征和形式的基因網(wǎng)絡(luò),必須對細小的變化有強大的系統(tǒng)彈性宏多,因為幾乎肯定有替代品可以實現(xiàn)同樣的功能儿惫。對于基因決定論澡罚,這是一劑解毒藥:你有哪些基因可能并不重要伸但,是基因網(wǎng)絡(luò)而非單個基因在發(fā)揮作用。

巴塞羅那基因組調(diào)控研究中心的Johannes Jaeger認為留搔,Wagner的工作是“真正的創(chuàng)新更胖,非常重要。” 他正在研究控制果蠅等昆蟲生長的基因網(wǎng)絡(luò)的進化和發(fā)育却妨,試圖驗證這些想法饵逐。 “到目前為止,我們的結(jié)果與Andreas的見解一致彪标,”Jaeger說倍权。 他們發(fā)現(xiàn),不需要批量的重組基因捞烟,只需要調(diào)整一些基因調(diào)控機制薄声,就可輕易的在按順序還是同時形成蠅身節(jié)段之間切換。 “這解釋了不同果蠅種類中基因表達模式的差異题画,”Jaeger說默辨。 “不同的模式可以由同一組基因產(chǎn)生〔韵ⅲ”

進化是自然法則嗎缩幸?

相對于造就生物系統(tǒng)的進化過程,這些發(fā)現(xiàn)揭示了生物系統(tǒng)一個更底層的屬性竞思,即進化是在什么樣的地貌上造就生物系統(tǒng)的表谊。進化之所以可能,是因為上述地貌具有特定的拓撲性質(zhì)盖喷,無論是基因铃肯、代謝物、蛋白質(zhì)亦或核酸序列传蹈,其功能性類似的組合相互連接成巨大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個多維空間押逼。

人們可能會認為,生命世界最初的創(chuàng)造是合成生命的組件:氨基酸和糖等組成生命分子的化學成分惦界。但事實上這種創(chuàng)造是很容易的挑格,只要有合適的原材料和環(huán)境再加上一點運氣可以做到。更難的問題是沾歪,生命是如何超越被動的原始湯漂彤,開始達爾文式進化的? Manrubia認為灾搏,這個原初的創(chuàng)造性一躍可能來自復(fù)雜巨大的中性(或準中性)網(wǎng)絡(luò)挫望。這意味著,即使對于隨機狂窑、非生物生成的RNA序列媳板,仍有很大的機會找到一些能夠?qū)崿F(xiàn)有用功能的序列。 “在某種意義上泉哈,如果表現(xiàn)型在序列空間中有足夠多的體現(xiàn)蛉幸,你就有了免費的功能破讨,”Manrubia說。她的計算機模擬顯示這樣的RNA序列并不罕見奕纫。 “在沒有進化過程本身的情況下提陶,可能會出現(xiàn)足夠好的解決方案作為進化過程的種子∑ゲ悖”尤為可能的是隙笆,會出現(xiàn)可以自我復(fù)制的序列,然后進化程序就開始運行了升筏。 “自然選擇可以很快地把平庸的解決方案變成完全適應(yīng)性的解決方案仲器,”Manrubia說。

這表明仰冠,可進化性和對創(chuàng)新的開放性不僅是生命的特征乏冀,而且是信息本身的特征。

生物分子組合的這種結(jié)構(gòu)使自然能夠大膽的進行創(chuàng)新洋只,而不是永遠圍繞現(xiàn)存的進行增量變化辆沦。進化只需沿著中性(或準中性)的突變網(wǎng)絡(luò)隨機游走,就可以在不損害生物適應(yīng)性的情況下识虚,針對環(huán)境造就的選擇壓力得到創(chuàng)新的解決方案肢扯。 通過這種中性漂移,生物體可以到達相位空間中的某些位置担锤,而從原始起始位置進行嚴格的適應(yīng)性突變卻無法達到這樣的位置蔚晨。

長期以來,前述隨機漂移在進化中的作用一直受到認可肛循。進化生物學家John Tyler Bonner最近提出铭腕,隨機漂移可能比之前認為的更為重要,尤其是對于硅藻多糠、放射蟲等微小的海洋生物來說累舷,這些海洋生物極其多樣化的形狀和結(jié)構(gòu)并不一定是適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果。這些極富創(chuàng)造性和藝術(shù)性的形態(tài)不單令生物學家驚訝夹孔,還啟發(fā)了不少藝術(shù)家的靈感”挥現(xiàn)在看來,我們可以理解這種多樣性和創(chuàng)造性來自何處搭伤。

更重要的是只怎,Wagner及其他人提供的新觀點可以解決一個長期存在的爭論,即群體適應(yīng)性與個體適應(yīng)性之間明顯存在的沖突怜俐。鑒于大多數(shù)突變會降低適應(yīng)性身堡,一些細菌產(chǎn)生的突變數(shù)量似乎對于個體適應(yīng)性來說過多了。 一個流于簡單化的解釋是佑菩,許多突變對整個群體都有好處盾沫,因為它們?yōu)檫m應(yīng)新的環(huán)境挑戰(zhàn)提供了更多的選擇裁赠。 但是殿漠,在擁有系統(tǒng)彈性的網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生的突變更有可能是中性的赴精,這既對個體有利(因為產(chǎn)生有害突變的機會較小)也對群體有利(因為它能在需要時提供新的適應(yīng)方式)绞幌。

那么蕾哟,為什么進化選擇的空間擁有這一具備系統(tǒng)彈性的結(jié)構(gòu)? “我們就是不知道為什么基因型的網(wǎng)絡(luò)是以這樣的方式交織的莲蜘,”Wagner承認谭确。西雅圖Fred Hutchinson癌癥研究中心的Jesse Bloom是蛋白質(zhì)進化的專家,他認為這個問題可能得反過來看:“我們可以認為票渠,只有當這種特性存在時進化才能有效地運作逐哈,因此能夠進化的就都擁有這一特性,“Bloom說问顷。但他承認昂秃,這將很難得到證明。

然而杜窄,上述答案可能超出了生物學的范疇肠骆。 Karthik Raman是Wagner實驗室的前博士后,現(xiàn)在在印度理工學院馬德拉斯分校工作塞耕,他在電子元件領(lǐng)域研究了類似的問題蚀腿;對執(zhí)行二進制邏輯功能的電子元件來說,某些不同的電路能產(chǎn)生相同的二進制邏輯功能,與基因類似扫外。Raman將有16個組件的電路隨機重新布線莉钙,并試圖確定哪些組件會執(zhí)行特定的邏輯操作,Raman發(fā)現(xiàn)筛谚,電路也具有這種可演化的拓撲結(jié)構(gòu)胆胰。但是關(guān)鍵在于,只有當電路足夠復(fù)雜時刻获,這一屬性才會出現(xiàn)——如果組件太少 蜀涨,很小的變化就能破壞了其功能。 “電路越復(fù)雜蝎毡,能承受的重新布線越多厚柳,”Wagner說。這不僅開啟了使用達爾文原理進行電子電路設(shè)計的可能性沐兵,而且表明别垮,與生物學的發(fā)現(xiàn)一致,可進化性是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一個基本特征扎谎。

Manrubia也同意復(fù)雜性是關(guān)鍵所在: “很明顯碳想,可進化性只能在高維的基因型空間中實現(xiàn)烧董。” 有更多的方向胧奔,就能達到更多的選擇逊移。“隨著序列的鄰居數(shù)量增加龙填,某些鄰居能提供可行解決方案的可能性也會增長胳泉。”因此岩遗,對于生活在不同環(huán)境的生物來說扇商,更大的基因組將更有利于產(chǎn)生適應(yīng)性的變異;更大的基因組雖然需要耗費成本復(fù)制和保持大量的DNA宿礁,但從系統(tǒng)彈性中獲得的收益更多案铺。

諾貝爾獎獲主化學家Manfred Eigen是舒斯特的合作者,他長期以來一直認為梆靖,可進化性和對創(chuàng)新的開放性不僅是生命的特征控汉,而且是信息本身的特征。他認定涤姊,達爾文進化不僅僅是生物學的組織原理暇番,而且是“物理定律”,是信息在復(fù)雜系統(tǒng)中組織的必然結(jié)果思喊。如果這是正確的壁酬,那么生命的出現(xiàn)可能不是一個奇跡般的機會恩賜,而幾乎是數(shù)學的必然性恨课。

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