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塞思·劳埃德:我有一点担心。如果按照戴森所说的核蛋白体形成之前有两个步骤的话,核蛋白体就是第三步,如果需要核蛋白体的联合与干预,这样的话你就需要有这之前的两步。这两步就是寄生阶段以及对ATP的利用,然后才是“垃圾袋”。会有大量的自然选择的事件发生于那个阶段,这会是一个相当长的过程,有阿伏伽德罗常量(6.02×1023)那么多数量的事件。这个世界上没有足够多的生物学研究生去探索全部事件,也没有大量资金去支持这些研究。即使生命就是在地球上出现的,这也是在全球范围内发生的事情,而且这已经持续了很长一段时间。我是在积极的意义上这样说的,事实上你不能在实验室里做出这些来,即使做智能设计的人也会说:“这就是不可简化的复杂性!”或许事实就是,从需要漫长的复杂过程或计算来实现它的意义上说,这是相当复杂的。
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乔治·丘奇:但是,我们能在实验室里做的就是去重构中间过程,并且提取其中的特征,这就是我们在实验室里发现的某些有价值的事物,它们只有少量蛋白质,有着些许不同的反应,然后制定出一个可信的时间表说:“好吧,在这个给定有1044个水分子的星球上,我们不能在实验室里重新构建出那些东西,也许在有很小数量的环境里可以重构出来。”然后,如果我们构建出可信的中间过程,我们就能在实验室的有限时间内做出来小部分。
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塞思·劳埃德:好吧,那当然是我的希望。我只是说那是一个希望。
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克雷格·文特尔:但是选择的力量至少可以给你7~8个数量级的选择。
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塞思·劳埃德:当然,绝对是这样!这当然值得去做。
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克雷格·文特尔:那就是我们研究φX病毒基因组时的做法:你可以从组合物中制造出106或107个不同的分子,如果它们都存活下来了,你就从中进行选择。
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乔治·丘奇:但是劳埃德说过,如果我们试图做出整个过程,从原始汤到核蛋白体,我们没有那么多科学家和时间去完成它。
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塞思·劳埃德:你是在重新创造戴森所说的这个新陈代谢的阶段,而且在某种意义上,你已经处于数据化阶段了,就像你之前所说的那样,生命不仅只是基因,而且是需要那些基因并重新制造出基因的机器,病毒和细胞也包括在内,在某种程度上,比起从那些事物的模拟物里创造出能存活下来的新程序,研究这些程序也许要容易得多。在我看来,当你连最初的情况是什么样都不知道的时候,这潜在地比制造核蛋白体的过程要简单。
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弗里曼·戴森:你要检查一下,核蛋白体中某些组件也许是为了进化的目的而创造出来的。
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塞思·劳埃德:没错!视网膜紫质就是这样一个例子,这就是你们所提出来的,它很有启发意义。这个过程可能很简单,就是说视网膜紫质是作为光合作用的一个更早期的版本出现的,它没有光合作用效率那么高,但它依然可以很好地获取能量,在这之后,自然选择就发现,它也能用来做传感器!从某种程度上说,自然选择充满了那些细微转换的技巧,这就使得这个过程很难被倒推回去进行追踪,看看过去所发生的事情。
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克雷格·文特尔:不过,我们能够倒推到它把光转换到化学物质的地方,然后它就变成神经系统的关键驱动因素。
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塞思·劳埃德:确实如此,如果你要在这个特殊的冒险上打赌它会成功的话,我想我会对你所想的内容感兴趣,也就是如果你能从零开始重新创造出一个核蛋白体,开辟出一条捷径出来的话。
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罗伯特·夏皮罗:毫无疑问,你可以在实验室里从零开始合成一个核蛋白体。
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乔治·丘奇:你的意思是说进化出一个核蛋白体?
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塞思·劳埃德:是的,进化出一个核蛋白体。
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克雷格·文特尔:我们已经在我们的实验室里合成了核蛋白体,只是它们还不够完全有效。我们没有设计它们,我们只是复制了这个设计。
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罗伯特·夏皮罗:我要说的是,戴森可能会同意我的观点,但是我听来听去,听到的都是以DNA为中心的思维方式的一个又一个例子。就是把生命等同于DNA。我的问题是,我对DNA已经了解得很多了。我整个一生都在研究DNA化学,对我而言,它看起来就像是一个高度进化的有机体。生命是从没有DNA、没有RNA开始的,而且毫无疑问也没有蛋白质,但是它依然活着。
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毋庸置疑,生命必须从自然所给予我们的东西开始,而且有一个所谓“自下而上的方法”,就是你用物理学原理去追问,我们视作无生命的物质是什么时候受到一个适合的环境影响,其中有任意能量的自由供给,这些物质又是怎么组合起来从而可能开启了“活”的过程。
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现在,我们自己就是这个“活”的过程里的一个成功的案例,但是这未必就是唯一的案例,生命也并非一定是我们身上的组成部分的集合。大约在10年前,瑞士一位很聪明的合成化学家阿尔贝特·埃申莫瑟(Albert Eschenmoser)设计出了一组很有名的实验,证明了为什么自然不得不选择DNA。这组实验花了大量瑞士人独有的技术和人力,他让学生利用不同的糖分去制造类似于DNA的分子,本以为每一个例子他都会失败。但实际上他成功了,并且他还发现,在很多案例中那些糖分都优于DNA。这些糖分有更强大的稳定性,它们在复制中的困难也更少。所以,对我而言,DNA大概就是在进化中被偶然发现的分子,而且它是在缓慢的试错过程中产生的最简单的事物,它会创造出可以被蛋白质复制的分子,那就是它产生的过程。现在,对我而言,要做的事情,一开始是做想象力实验,但是最后还是要在实验室里进行实验,也就是从简单的化学物质和能量开始,看看你还能走到其他怎样不同的进化方向上去。
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迪米特尔·萨塞洛夫:我也会以同样的方式开始谈谈我的想法,先介绍一下我的背景:我是一名物理学家,与戴森和劳埃德的背景一样,但是我的专长是天体物理学,说得详细一些,就是行星的天体物理学。所以我在这里会告诉大家这个大图景里的一点新东西,同时也警示大家,我的背景基本上就意味着我在寻找普遍的关系,也就是对于我们今天在这里讨论的问题的概括性的答案,而非具体的答案。
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所以比如说,我个人对生命的各种起源更感兴趣,而非某种生命的起源。我这样说的意思是,我试图去理解我们所能从生命的各种路径中学到的东西,或者说,我们视为生命的复杂化学物质的路径。与之相反的就是,用狭隘的方式回答地球上的生命起源是什么这个问题。这不是说,哪一个问题更有价值,只是说,像我这种背景的人很自然地就会喜欢用这种思维方式,并且这种方式也需要做更多的研究工作,它也预示了某种前景。
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其中一个理由就是,有很多有趣的新事物来自这个视角,也就是说,来自宇宙视角,或者说行星视角。这是因为比起几年前,我们现在已经在宇宙中获得了大量事物的证据。所以,在某种程度上,我想要告诉你们的是其中的一些新事物,以及它们之所以如此有趣的原因,而且对于我们在这讨论的问题来说,它们可以很好地启发我们。
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首先,我想要让你们信服三件事,它们对于我的方法很重要。第一件就是我们在自然界中寻找的就是重子那样的东西。我相信,我并不需要让你们信服我这样说的意思,但是你们要把它记在心里,因为这是我们所观察的宇宙的一个特征。重子就是构成原子和所有围绕我们的分子,包括我们自身。但它未必是宇宙中最常见的实体,我肯定你们知道暗物质和暗能量。我想我们必须同意,我们寻找并称之为生命的东西,就是自然界中的重子,也有很好的理由让我们相信,在这个宇宙中,暗物质和暗能量并不能拥有那种层次的复杂性,一点也不能。
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第二点我想让你们信服的,或者说用来作为我接下来要说的背景知识的,那就是我们应该认同,那些我们所寻找的、称之为“生命”的事物是一个复杂的化学过程:基本上就是那些原子以不寻常的方式组合的能力,这就是我的出发点。我更多地是从纯粹热力学的角度开始观察生命的,也就是说,从夏皮罗所描述的视角,生物物理学家哈罗德·莫罗维茨(Harold Morowitz)已经对它做出了准确的定义,并且还做了一些研究。他研究了那个参数空间是什么,你可以在其中获得足够复杂的化学复杂性,来引导出一个质量方面的新现象,一个我们在宇宙中其他地方看不到的新现象。这是一个很重要的点。
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对于我们充分感觉良好的那个参数空间的宇宙,我们已经知道得足够多了吗?很明显,对于这个可观测的宇宙的很大部分,还有很多细节知识我们并不知道,但是在过去50年里我们看到,这个领域里发生了一场革命。从我们有能力去诊断大量非常遥远的对象的意义上,我们可以这样说。直到几年以前,天文学里的数据库要比生物学的数据库大得多。直到现在生物学的数据库才超过天文学数据库。但是通过那些数据,你很少能看到不寻常的、未经解释的现象。尽管大家都希望在新闻的头版头条写东西,但是天文学里有大量很枯燥的、烦人的数据,那些不过就是数十万、数百万颗恒星的信息,根据理论预测,它们拥有完全一致的同位素和化学模式,这个理论已经发展得很完善了,并被称作恒星的进化理论,尽管它与生物学里对进化这个术语的应用几乎没什么关系。
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