生活不像发条一样运行

欧文薛定谔的1944年出版生命是什么?比它更好的知道今天的答案的问题。众所周知,薛定谔提出code-script编码的概念在一个“非周期性晶体”,使生活,避免无序的命运看似热力学第二定律所要求的。脚本中,传统的故事,变成了一个有机体的基因组序列的DNA。

但使薛定谔关于人生困惑的是只有在非常大量的原子的合作做统计法律开始操作和控制这些组件的精度提高的行为涉及的原子数量的增加”。生物体如何表现出可预测的、有序的结构和行为,如果他们是基于统计物理和化学定律,这样一个期望任何有序的永远不断的干扰,使不起作用的原子的热运动”?

不可能有发条一样嘈杂的环境中细胞

即使你买code-script基因组的概念,它不会解决这个问题。薛定谔承认,说一些新型的物理定律的要求可以生成订单的订单,生产大规模的规律从染色体code-script中的信息分子的牺牲品障碍肯定出现在温暖、潮湿环境的细胞。他推测,也许他的非周期性晶体足够坚实和大型比得上发条齿轮。但这并不是如此。DNA热波动不仅任何分子,但小分子部分编码- rna和蛋白质更受制于随机事件的一代,扩散、交互和退化。浓度和表达率波动,例如,许多交互非特异性。不可能有发条一样嘈杂的环境中细胞。

多么健壮的、可再生的和可预见的行为出现在细胞和生物体即使在今天仍然是一个难题。答案的一部分可能暗示的预印由伦佐·Comolatti大学的米兰,意大利和埃里克Hoel马萨诸塞州塔夫茨大学的我们。¹他们一直在调查“因果出现”的概念,已调用等众多领域的气象、经济和神经科学。而“崛起”是一个术语的复杂性研究,感觉更像是一个咒语,而不是一个科学原理、因果出现有一个相当精确的含义,可以量化。它指的方式,对于一些复杂的系统中,一个现象或行为的真正原因必须归因于更高水平的组织而不是一笔很多microcauses由最小的组件。

没有要求每个微尺度组件在只是在正确的时间正确的地点

Comolatti和Hoel表明因果出现出现十多个独立提出措施的因果关系。如果它不是一个真正的现象,他们说,我们不仅要总结有问题所有的这些措施,但“原因”的整体思想必须有一些非常奇怪的和不直观属性。因果出现并不仅仅意味着我们可以方便地划分成有意义的大规模的复杂系统微观粒子的聚集和谈论这些在我们的解释机制。这也为这些系统提供了有价值的新属性:噪音对微尺度的不敏感。

换句话说,系统的行为是由紧急,没有要求每个微尺度组件在只是在正确的时间正确的地点。生命系统可能出现因果的范例:就像一个细胞不依赖于任何精确的蛋白质和rna的配置,所以有机体不需要一些“完美”安排的细胞。反薛定谔,这意味着生命的反面是发条,一个真正的发条机制是没有会涌现。删除任何随机齿轮从观察机制,它几乎肯定会停止运转。手表不需要因果出现的原因是这样的波动不会自发进行宏观发条部分;分子系统是不可避免的。

有一个重要的教训分子纳米技术和复杂的分子系统的工程。这个领域的大部分对话往往是表达在机械方面,或者在电子电路工程的语言。精确的功能将出现的范式是联锁-隐喻或文字很多分子部分。在随机运动被认为是一个挑战,克服它的本能是修复分子在衬底或支架——尽管热障碍仍然是一个问题。但也许是时候改变游戏,和思考,而不是如何使用分子的方式使noise-resistant因果出现。至少我们知道寻求指导。