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刘业进教授博客

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首都经济贸易大学教授,硕士生导师,北师大政府管理学院兼职研究员。北京市中青年骨干教师(2009,北京市优秀人才(2012)),校级后备学科带头人和人才强教深化计划拔尖人才(2014)。担任《经济学季刊》等学术期刊审稿专家。专著《分工、交易和经济秩序》《经济演化:迈向一般演化范式》。译著:《竞争与企业家精神》, 研究领域:制度经济学、演化经济学、保守主义,涉猎企业理论,政治哲学和道德哲学,教育j经济学。崇敬柏克和哈耶克思想。hayeking@126.com。

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关于<自发秩序、演化和生命>的读书笔记  

2007-04-10 22:59:53|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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关于<自发秩序、演化和生命>的读书笔记

M.WaLdrop(1990),spontaneous oder ,evolution, and life.science,no.247

如何解决这个矛盾?这些有序系统从外界吸收能量,热力学第二定律开始起作用,局部区域形成有结构。没有理由认为有机组织的和有序结构与此有何不同。那么演化就不仅仅是一系列偶然事件,演化是自然选择和自发秩序的联合产物。

   也许生物自组织有助于生命本身的创生。物理学家doyne farmer的研究认为,40亿年前生命从氨基酸、简单糖等这些在地球婴儿期快速形成的“化学建筑材料”的混沌之汤中彼此联合而创生。令人惊奇的是这些建筑砖块怎么联合成了大规模的复杂蛋白质和核酸。能量是如何被输入系统的呢(以开启有序化)?一种可能的答案是这些生命的建筑砖块通过化学催化自己组织自己。这种观点以不同的形式提出实际上可以回溯到20年前。但是直到1986年考夫曼才开始数学分析。此后,桑塔非研究院的考夫曼、Norman Packard、还有Los Alamos的Richard Bagley开始用计算机模拟这种自组织到底是怎样发生的。

   基本理念开始于普通实验室观察。氨基酸和其他小的化合物偶尔通过他们自身联接形成短的聚合体分子。而且,许多这样的小单体有微弱的催化效果。假如,单体A能够催化分子B的形成,B能催化另一种反应,产生C,如此等等,直达沿着这条反应链,有一种分子Z能够催化A的产生,这样,结果将是一个自我强化反应集,所谓“自动催化集”。

   一旦这种系统形成,它就像原始新陈代谢一样运行得很好。这个系统将吸收稳定的能量供给和“食物”,这个“食物”就是以氨基酸和其他简单化合物。可以设想现代蛋白质和生物分子的前身就是这些聚合物。Farmer 说,生命的起源和新陈代谢的起源也许就是这么一回事。

   挑战在于在实践中实现这种自催化集。Farmer和他的同事第一步用计算机研究什么时候会形成什么时候不能形成自动催化集。模型是一个蛋白质或核酸化学的简化版本。一维的链分子如acaddbacd,通过在末尾联接在中间分裂而反应,一个稳定的“食物输入”如分子a,b,aa,研究者就能控制反应率、催化强度、改变其他参数以观察什么在起作用。

有趣的是,仅当这个系统有足够的多样性时,这个催化集的确能够形成。如果这个集中的所有分子具有同样的催化力,那么结果是长聚合物只有很低的聚集度。但是如果每种分子具有不同的强度,那么就倾向于形成更丰富的长链大分子聚合物。同样令人惊奇的是有些反应集非常敏感,只要在食物供给上很小的变化,反应集就崩溃,但是其他的则幸存下来了,而另外一些反应集则通过成长变得越来越复杂来应对变化。

增长、多样性和对环境的适应,自动催化集看起来明显具有类似生命的特性,famer说。他和他的同事开始想把这个经验应用到真的实验室中去,看能否用真正的化学成分使自动催化集“工作”起来。

生物自组织也许有助于解释生命的起源,但是对于生命怎样进入演化到由不同类型细胞构成的复杂有机体则不能解释。考夫曼在这个工作组内的很多谈话解释了这个演化是怎样进行的。

他指出,每一种人类细胞,由约100000个基因组成,其中包含无数的规则基因,所有这些基因通过无比复杂的互动网络彼此打开/关闭。现在,这看起来是一种十足的混沌法则。除了癌症细胞外,基因组总是针对特定的细胞类型组织他自己进入稳定的行为模式——白血细胞,平滑肌细胞等等,何以能这样?

生物学家已经努力从精确的生物化学细节通过观察基因规则来解释,真是地跟踪观察特定的基因如何特定的蛋白质,蛋白质如何依靠DNA影响别的基因,等等。

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