1702248050
贪婪的大脑：为何人类会无止境地寻求意义 生活在混乱边缘
1702248051
1702248052
克莱尔能产生更复杂、更准确的“想法”，这使她在“伪生命体”（pseudo-life creature）的世界中处于支配地位，但是更为有效的一种应付环境变化的方式是更新“想法”。复制真实的自我固然很重要，但在一个充满变数的环境中，随时会出现更高级的竞争者和新的危险，因此，过于专注表象是很危险的。在这种情况下，完美地复制原始的化学结构显得落伍，缺乏灵活性，因而注定要失败。那些确实能够激发创造性想法的机制，换句话说，那些具有“学习”能力的机制，将对进化极为有利。
1702248053
1702248054
在这个即将进入生命体的初始阶段，改变“信念”仅仅意味着不要进行完全一模一样的复制。换句话说，原初生物大家庭的成员需要在两种选择——保留有用知识与承认他们的构想可以被改进得更好——中保持良好的平衡。他们希望后代是自己忠实的翻版，但又不能太过忠实。复制的忠实性要求的降低带来惨重的代价：很多后代质量降低——或者出生时就不完整，或者缺少某一重要的化学信息而影响生存和复制。但也可能出现另外一种情况，即有些后代的质量得到改进。
1702248055
1702248056
保持原有“信念”与激发新“想法”之间的张力对任何复杂的信息处理体系来说都意义深远，不管这些体系是原初生命体形式，还是人类大脑的神经活动，或者是整个科学研究。中间状态，即处于一片混乱与完全稳定的中间，对任何体系来说，都是处理信息的最佳状态，而学习新知识尤其需要这种状态。任何时候进行有效信息处理都需要这种半混乱的状态。中间状态很可能是神经元网络的默认状态，这也是人类大脑神经元的运作产生复杂思想的原因之一。
1702248057
1702248058
科学研究领域同样存在类似的处于秩序与混乱中间的平衡状态。维护秩序的现象在社会科学领域尤为突出。例如，一个著名的教授，为人很自负（之前的研究成果让他赚了不少钱），他会尽其所能地维护自己的理论，包括运用不科学的、教条的研究方法。他可能会在论文中篡改规则，肯定自己的研究成果，而完全不顾实验数据与结论相矛盾。他坚称实验是合乎规矩的，而且手下都绝对相信他的理论，等等。面对越来越多的反对证据，他和他的科学团队，所带的博士生和博士后助理都会维护他的理论。由于他的影响力和个性力量，他的理论可能在短期内还会盛行，但最终将会被废弃。到时候，他的研究团队成员会发现，由于长期维护一个错误的观点，他们已经很难在学术界获得一个体面的位置。
1702248059
1702248060
另外一种情况是混乱的状态。一些科学家不断产生新想法，却不怎么热衷于通过严密的实验来证实这些想法。诚然，这些人很少拿到博士学位；即使拿到了，他们过分活跃的创造力似乎总是妨碍他们事业的发展。
1702248061
1702248062
最出色的科学家是这样一些人：不仅有让人尊敬的事业，而且留下了经得起考验的成果，还培养了一批新的高素质科研人员——之前指导的学生。这些声誉卓越的科学家能提出有见地的理论，而且他们的理论有实验证据的支持。但是一旦有足够的证据反驳他们的理论，他们会放弃自己的理论，然后以新的方法探究问题，总是能产生富于创见的思想。
1702248063
1702248064
对一般的前生命体生物来说，在稳定与混乱之间找到平衡点的要求可能过高了，因为它们缺乏复杂的结构。但是对那些最高级的、即将进入生命体状态的前生命体生物来说却不是不可能。具体来说，有效灵活的信息处理技能与生存及复制能力有关，首先需要一种方法来储存很多已经存在的“信念”——DNA可以胜任这一工作（关于DNA储存信息的过程将在下一节讨论），然后需要一些技巧来测试关于周围环境的新“设想”是否正确。对生命体来说，主要的方法是制造一批优秀的、与自己只有细微差异的后代，而后代身上的那些差异中有小部分是一种进步，反映了有用的革新特征。
1702248065
1702248066
为了说明复杂性和适应性之间的关系，我再举一个简单的例子。假设用5个不同的单词（相当于原初生命体的5个不同的原子）造一个5个单词长度的句子（相当于复制由5个原子组成的化学生物）。任何一个5个单词长度的句子所能提供的信息都微乎其微，然而这样的句子可以有3 125个。这个数目不算少，但要应付不断变化的情况还是太少了。假设还是只有5个不同的单词，但可以造出的句子长度达100个单词（相当于复制由100个原子组成的化学生物）。每个100个单词长度的句子含有的信息是5个单词长度句子所含信息的20倍。更为惊人的是，100个单词长度的句子可以有8×1069个！
1702248067
1702248068
因此，如果表现更多的不同类型“想法”的能力有利于进化，化学生物的形体就要变得更大，结构要变得更复杂。一些化学生物会比其他同等大小的生物更擅长储存信息，更擅长在稳定性和可变性之间找到平衡点。这些化学生物的结构及其本身的复杂性对进化的过程起了积极作用。
1702248069
1702248070
一旦达到某一程度的复杂性，生命体就迅速产生了，这几乎是必然的。希望成为生命体形式的竞争者们进入一个高效学习的阶段，与那些简单的、缺乏灵活性的对手相比具有绝对的优势。这些优秀的、试图成为原初生命体的化学生物需要具备很强的适应性，能最大限度地利用可用资源，并击败那些稳固不变、缺少灵活性的对手。
1702248071
1702248072
进化到了这一阶段，即将向更高一级迈进。与这一阶段的进化过程相类似的情况是人类科学的发展进程。人类历史上大约有99.5%的时间几乎没有什么科学成果，但在过去400年里，在印刷出版业、教育、科学爱好者、引起热烈争议的理论以及有文字记录的证据等因素的作用下，人类的学习能力得到提高，科学新发现也急剧增加。
1702248073
1702248074
1702248075
1702248076
1702248078
贪婪的大脑：为何人类会无止境地寻求意义 RNA与DNA
1702248079
1702248080
原初生命体发展到某一阶段，很可能通过几个简单的小步骤就进化成由RNA（核糖核酸）构成的早期生命体。RNA是DNA的近亲，与已知的任何非生命体相比，RNA是更高效、更灵活的信息载体。
1702248081
1702248082
RNA是如何承载信息的？和DNA一样，RNA是由碱基组合而成的长链状分子，RNA碱基有4种类型，或者称为4个“字母”。3个字母组成的三联体序列是一种很重要的组合，RNA中的“词”都由3个字母组成（对DNA或RNA而言，所有词都是3个字母长度）。每个词代表一种氨基酸（共有20种左右的氨基酸）。氨基酸是构成细胞的物质，氨基酸组合形成蛋白质，而几乎所有的细胞活动都离不开蛋白质。细胞根据氨基酸排列顺序制造不同类型的蛋白质，而这种氨基酸序列就是基因。[1]
1702248083
1702248084
原始非生命体简单的分子结构只能反映有限的信息，与之相比，RNA所能反映的信息要多好几倍。RNA通过制造大量的蛋白质分子承载信息，一个细胞就可能包含上千个蛋白质分子，而每个蛋白质分子的化学结构都要比任何一个简单的非生命复制体复杂得多。
1702248085
1702248086
这是一个无比复杂、灵活的系统，尽管RNA编码的随意变动会引起内在信息的变化。之前讲到简单的非生命化学物质时，提到这些化学物质具有反映周围环境的“想法”，这样的说法显得有些牵强，因为这些化学物质形体太小，化学特性很少，所能反映的信息量也微乎其微（尽管这些早期的信息承载体在从非生命体进化到生命体的过程中起了关键作用）。而基于RNA的生命体形式是经过一个周密谨慎的进化过程形成的。RNA作为信息储存载体，像计算机一样具有特殊字符编码（计算机采用0和1二进制编码），而它的“软件程序”用来制造蛋白质。经过几代的进化，RNA很可能会发生一些改变。为了更新记录在RNA上的信息，使生命体具有更优秀的特性，RNA字母的序列会稍作改动，结果是淘汰那些不能准确反映信息的生物，而培养那些能够最准确地反映信息的生物。通过这种方式，基因不仅能储存信息，而且经过几代的演化逐渐学会最佳的生存方式。
1702248087
1702248088
与简单的自我复制的化学物质相比，RNA在向生命体的进化过程中迈进了一大步。即便如此，它还是有不少缺陷。RNA的分子结构不稳定，很容易被分解。RNA储存简单的信息没有问题（因为这些信息可以很快被复制），但很难储存那些由上千个字母组成的复杂信息。复杂信息的长序列结构会很快分解，导致有机体不能将经过自然选择而产生的有利特性传给下一代。
1702248089
1702248090
换句话说，想要增加信息储存量，RNA不是理想的选择。RNA无法增大信息储存量：储存的信息越多，成功传给下一代的信息会越少。对RNA来说，一旦信息量增加，稳定（维护一种“信念”）和混乱（创造性地开发新“想法”，包括好的“想法”和坏的“想法”）之间的平衡就会被打破，结果完全向混乱倾斜，而之前积累起来的有用信息会丢失，生命体也必然要消亡。
1702248091
1702248092
DNA解决了这一问题。细菌可以说是第一个真正的生命体。在我们看来，细菌极为简单，但是即使是体积最小、结构最简单的细菌，其生物结构都必须包含一个DNA链，而这个DNA链由超过100 000个字母编码组成。复制DNA需要更多的能量，但它要比RNA稳定得多，也就是说，DNA在复制时很少会出错。因此，DNA作为储存信息的主要分子形式，对生命进化来说是件好事（RNA只是作为DNA与蛋白质的信息中间载体）。DNA与RNA结构极其相似（主要区别是DNA是双股结构，而RNA是单股结构），可能在进化早期就出现了，而且DNA的产生可能会相对容易些。
1702248093
1702248094
回到复杂性和适应性的问题，我们可以用一种更为具体的方式讨论生命体，而不是简单的非生命体。与人类基因组（一个有机体的所有基因）30亿个字母编码相比，细菌具有的100 000个字母是个小数目。但从原则上看，这个数目已经能产生足够多的不同类型的蛋白质，数量超过宇宙中原子的数量。事实上，只需要几百个DNA字母的不同组合就能超过宇宙中的原子数量（1080个）。因此，经过DNA重新编码，细菌从原则上讲能够做任何事。例如，目前生物技术工程师正在研发一种新型细菌，能够从废品中提取柴油。
1702248095
1702248096
[1]这个系统以一种极其高效的方式储存信息，其运作形式与计算机类似，只是RNA只有少量的4个字母。对信息处理来说，4个字母少得过分，但是原则上4个字母可以进行各种编码。计算机采用二进制，即1和0，只要由这两个符号构成的序列长度够长，0和1就可以表现大量不同类型的信息。1个数字的排列可以反映2类信息（21,即1或者0），2个数字序列可代表4类信息（22，即00,01,10或11）。以此类推，10个数字序列能代表的信息类型就很可观了，达1 024（210,即0000000000,0000000001,0000000010，一直到1111111111）。RNA和DNA的运作方式与计算机相同，只是在1和0之外再添加2个数目。RNA的4种字母可以简单地标识为0,1,2,3，但通常我们以A,G,C,U表示，分别代表4种化学碱基：腺嘌呤（adenine）、鸟嘌呤（guanine）、胞嘧啶（cytosine）和尿嘧啶（uracil）。DNA的碱基与RNA相似，只是由T取代U，即由胸腺嘧啶（thymine）代替尿嘧啶。为什么要采用3个字母组成的序列进行编码呢？3个字母组成的三联体序列有64（43）种不同组合，足够用来表现20种氨基酸。而2个字母组成的序列只有16（42）种组合，不足以表现20种氨基酸。这就是RNA和DNA以3个字母的词进行编码形成氨基酸，进而构成蛋白质的原因。
1702248097
1702248098
[
上一页 ]
[ :1.702248049e+09 ]
[
下一页 ]