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科学:“生活”从数字汤中爬出来

点击量:   时间:2017-12-01 03:35:10

作者:Paul Guinnessy地球上的生命起源已在新泽西州的计算机内重播超过30亿年前,第一批生物从原始汤中出现现在,Murray Hill的贝尔实验室的Andrew Pargellis说,他已经看到人工生命形式从计算机代码的数字汤中自发地出现一些生物学家认为任何能够可靠地自我复制或复制的东西都是活生生的虽然其他研究人员很难看到计算机病毒,例如,作为生物体,很多人都认为你可以通过在计算机内建模过程来了解进化这些人造世界中最着名的是Tierra,由日本京都ATR人类信息处理研究实验室的Thomas Ray设计,其中单个数字生物可以演变成一个完整的生态系统(“数字世界中的生死”,新科学家,1992年2月22日,第36页)雷必须通过创造Tierra中的第一个有机体来扮演上帝,但Pargellis的程序,称为Amoeba,通过模拟生命的自发创造更进了一步 “这是一项重大进步,”雷说 “Pargellis是第一个在任何媒介中自发生成自我复制者的人”Pargellis的原始汤被安置在他计算机内存中的虚拟“堆栈”中该堆栈包含1000个插槽,其中700个插槽最初包含一组随机的计算机指令,其余300个空闲虽然计算与生物化学不同,但Pargellis认为记忆槽中的计算机指令的随机串与第一核酸中的遗传信息的潺潺声相似指令来自一组16种不同的操作,选择该数字以模拟遗传密码产生的20种氨基酸,同时保持可能组合的数量可控地低一些指令是中性指示,例如“跳过下一条指令”但是,如果将其他组合在一起,则允许一串代码复制自身并将其插入堆栈中的空闲插槽中每个插槽中的指令总数最初在1到25之间变化,因此许多插槽包含重复然后Pargellis要求计算机处理每个记忆槽中的指令,以模拟核酸的生物化学活性该计划还包含一个名为“收割者”的例程,模拟原始汤中新核酸的持续破坏和创造每次计算机读取100 000条指令时,收割机就会清除7%的插槽,并用随机生成的新代码串替换它们大多数时候,计算机通常会读取随机的代码但偶尔它会将一些计算机代码从一个插槽移到另一个插槽在3%的案例中,这些“突变”产生了复制的代码串,这些代码可以将自身复制到堆栈中的其他位置(Physica D,vol 91,p 86)平均而言,第一个复制的代码串在收割机被激活500次后出现在30%的计算机运行中,祖先复制器立即能够有效地复制自己然而,剩下的时间里,第一个达到这种“生物”状态的数字生物体是从一个笨重的,效率低下的复制子进化而来的,它在程序的每个循环中都没有复制,而且往往没能准确地复制一旦有效的复制器出现,它就会迅速填满所有空位当发生这种情况时,收割机例程的修改版本开始发挥作用,其目的是模仿数字生物的死亡这删除了300个插槽,大多数是最旧的插槽,每次填充堆栈并添加50个新的随机代码串与Ray's Tierra一样,复制者随后开始通过进一步的突变进化通常情况下,他们丢失了无法帮助他们复制的冗余指令,后来获得了其他可以让他们更有效地复制的指令那么Pargellis的程序能够很好地了解地球原始汤中发生的事情吗现在说还为时过早,但更多尝试对生活创造进行建模可以提供一些答案 “当我们收集更多独立的进化实例时,我们应该能够开始认识到大多数常见的高级属性,”Ray说 “但我们尚未做好准备样本量是两个,地球和这个程序“同时,Pargellis有很大的计划他指出,病毒的基因组,最简单的生命形式,仅限于遗传密码的大约4000个“单词”如果它们的基因组更大,它们会累积太多有害的突变,才能生存但是,高等生物体已经进化出DNA修复机制以对抗损伤 “我希望看看我能否在我的数字物种中产生类似的自我修复系统,