인생이 어떻게 생겼는지에 대한 질문보다 과학에 대한 문제가 더 크거나 더 어려운 질문은 거의 없습니다. 물론 우리는 그 일이 일어 났을 때 주변에 없었으며, 삶이 존재한다는 사실을 제외하고는 인생이 이전의 삶 외에는 어떤 것도 나올 수 있다는 증거가 없습니다. quandary를 나타냅니다.
Christoph Adami는 인생이 어떻게 시작되었는지 알지 못하지만 다른 많은 것들을 알고 있습니다. 그의 주요 전문 지식은 1940 년대에 개발 된 응용 수학의 지점 인 정보 이론에 관한 것입니다. 그 이후 로이 분야는 광범위한 응용을 발견했으며, 물리학 및 천문학 교수, 미시간 주립 대학의 미생물학 및 분자 유전학 인 Adami보다 더 많은 연구자들이 그와 관련하여 더 많은 연구자들을 해왔습니다. 그는 정보 이론에 의해 제공된 분석적 관점을 취하고이를 미생물학, 유전학, 물리학, 천문학 및 신경 과학을 포함한 다양한 분야로 이식합니다. 최근에 그는 그것을 사용하여 인생을 처음으로 클릭 한 순간에 존재했을 수있는 상황에 대한 통계 창을 열어 놓고 있습니다.
.이렇게하기 위해, 그는 정신적 도약으로 시작합니다. 삶은 화학적 사건으로 생각해서는 안된다고 주장합니다. 대신 정보로 생각해야합니다. 관점의 변화는 지저분한 질문을 해결하기 시작하는 깔끔한 방법을 제공합니다. 다음 인터뷰에서 Adami는 정보를“우연보다 더 나은 가능성으로 예측할 수있는 능력”으로 정의하며, 우리는 진화 과정을 통해 시간이 지남에 따라 소량으로 수집 된 세계에 대한 정보의 저장소로 인간 게놈 또는 모든 유기체의 게놈을 생각해야한다고 말합니다. 이 저장소에는 설탕을 에너지로 전환하는 방법, 사바나에서 포식자를 피하는 방법, 진화를 위해 가장 비판적으로, 재생산 또는 자체 복제 방법과 같은 정보가 포함되어 있습니다.
.이 개념화 자체는 인생이 시작된 방법의 문제를 해결하지는 않지만, 처음에는 개발 확률을 계산할 수있는 프레임 워크를 제공합니다. Adami는 정보의 전제 조건은 알파벳의 존재이며, 올바른 순서로 조립할 때 의미있는 것을 표현하는 일련의 조각입니다. 무생물 분자가 첫 번째 정보를 생성하기 위해 그 알파벳이 무엇인지 아는 사람은 아무도 없습니다. 그러나 Adami는 정보 이론을 사용하여 화학자들이 우연히 생명이 일어날 수 있도록 통계적으로 그럴듯하게 만들기 위해 처음에 존재해야 할 분자의 분포에 대해 생각하도록 돕기 위해 노력합니다.
.Quanta Magazine Adami와 함께 정보 이론이 삶의 기원에 대해 무엇을 말해야하는지에 대해 이야기했습니다. 인터뷰의 편집 및 응축 버전이 다음과 같습니다.
Quanta Magazine :정보의 개념이 삶의 작동 방식을 어떻게 이해하는 데 어떻게 도움이됩니까?
Christoph Adami :정보는 삶의 통화입니다. 정보의 한 가지 정의는 우연보다 더 나은 예측을 할 수있는 능력입니다. 그것이 살아있는 유기체가 할 수있는 일입니다. 그렇게 할 수 있다면 더 높은 속도로 살아 남기 때문입니다. [낮은 유기체]는 탄소, 물 및 설탕이 있다는 예측을합니다. 유기체가 유기체가 당신을 따르는 지 여부와 탈출을 원하는지에 대해 더 높은 유기체가 예측합니다. 우리의 DNA는 우리가 살고있는 세상과 그 안에서 살아남는 방법에 대한 백과 사전입니다.
진화를 환경에서 게놈으로 흐르는 과정으로 생각하십시오. 게놈은 환경에 대해 더 많이 배웁니다.이 정보를 통해 게놈은 환경 상태에 대한 예측을 할 수 있습니다.
게놈이 세상을 반영하는 경우 정보를 구체적으로 만들지 않습니까?
시퀀스의 정보는 환경에서 해석되어야합니다. 수중은 당신이 사는 곳이 아니기 때문에 DNA는 화성이나 수중에서 아무것도 의미하지 않습니다. 순서는 맥락에서 정보입니다. 상황에서 바이러스의 순서 (호스트)는 환경을 활용할 수 있기 때문에 복제하기에 충분한 정보가 있습니다.
환경이 변하면 어떻게됩니까?
가장 먼저 일어나는 일은 환경에 대한 정보가 더 이상 정보가 아니라는 것입니다. 대격변 변화는 환경에 대한 정보의 양이 삭제되었을 수 있음을 의미합니다. 정보는 삶의 통화이기 때문에 갑자기 더 이상 적합하지 않습니다. 그것이 공룡과 함께 일어난 일입니다.
인생에 대해 정보로 생각하기 시작하면 생명이 발생했을 수있는 조건에 대한 생각 방식을 어떻게 바꾸나요?
인생은 상징적 인 언어로 저장된 정보입니다. 그것은 자기 참조이며, 어떤 정보도 드물기 때문에 필요한 것이며, 드문 것을 막는 유일한 방법은 시퀀스 내에서 주어진 지침으로 시퀀스를 복사하는 것입니다. 모든 생명의 비밀은 복사 과정을 통해 우리는 매우 드문 일을 취하고 매우 풍부하게 만든다는 것입니다.
David Kaplan, Petr Stepanek 및 Quanta 잡지의 Ryan Griffin; Kai Engel의 음악
비디오 : David Kaplan은 지구상의 생명의 기원에 대한 주요 이론을 탐구합니다.
그러나 그 첫 번째 자기 참조 정보는 어디에서 왔습니까?
물론 우리는 지구상의 모든 생명체가 진화에서 나오는 엄청난 양의 정보를 가지고있어 정보가 느리게 성장할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 진화 전에이 과정을 가질 수 없었습니다. 결과적으로 첫 번째 정보는 우연히 발생해야합니다.
많은 작업은 그 확률을 알아내는 데있어서, 그 삶이 우연히 발생했을 것입니다.
.한편으로는 문제가 쉽습니다. 다른 한편으로는 어렵습니다. 우리는 그 상징적 언어가 삶의 기원에 무엇이 있는지 모릅니다. RNA 또는 다른 분자 세트 일 수 있습니다. 그러나 그것은 알파벳이었을 것입니다. 쉬운 부분은 알파벳 문자의 분포에 대한 지식이 전혀 없으면 인생의 가능성이 무엇인지 단순히 묻는 것입니다. 다시 말해, 알파벳의 각 문자는 동일한 빈도로 귀하의 처분에 있습니다.
그에 따른 것은 자기 복제 [형태]를 찾는 대신 영어 단어를 찾고 있다는 것입니다. “기원”이라는 단어를 가져 가십시오. 문자를 무작위로 입력하면“Origins”를 입력 할 가능성이 얼마나됩니까? 그것은 100 억의 1입니다.
간단한 단어조차도 매우 드 rare니다. 그러면 계산을 할 수 있습니다. 우연히 100 비트의 정보를 얻을 가능성은 얼마나됩니까? 유한 한 우주에서는 그 확률이 효과적으로 0이 될 것 같지 않습니다.
그러나 생명이 시작될 때 알파벳의 각 문자가 동일한 비율로 존재한다고 가정 할 이유가 없습니다. 데크가 쌓일 수 있습니까?
가상의 원시 화학의 단량체 인 알파벳의 문자는 동일한 빈도로 발생하지 않습니다. 이들이 발생하는 속도는 온도, 압력 및 산도 수준과 같은 국소 조건에 크게 의존합니다.
Quanta Magazine의 Kristen Norman
비디오 : Christoph Adami는 정보 이론이 삶의 지속성을 설명 할 수있는 방법을 설명합니다.
이것이 생명이 일어날 가능성에 어떤 영향을 미칩니 까?
편지의 확률 분포가 편향되므로 일부 문자는 다른 문자보다 더 가능성이 높습니다. 우리는 영어를 위해 이것을 할 수 있습니다. 편지 분포가 영어의 문자 분포라고 상상해 봅시다. e t 보다 더 일반적입니다 , 이것은 i 보다 더 일반적입니다 . 이렇게하면“원래”의 출현 가능성이 몇 배씩 증가합니다. 원하는 것에 더 가까운 주파수 분포 만 있으면 조금만 구매하는 것이 아니라 기하 급수적으로 증폭되는 요인을 구입합니다.
.이것이 생명의 기원에 무엇을 의미합니까? 자발적인 출현 가능성에 대한 순진한 수학적 계산을한다면, 대답은 그것이 지구 나 우주의 어느 곳에서나 어떤 행성에서도 일어날 수 없다는 것입니다. 그러나 가능성을 조정하는 프로세스를 무시하고 있음이 밝혀졌습니다.
지구상에는 엄청난 다양한 환경 틈새가 있습니다. 우리는 모든 종류의 다른 장소 (아마도 수백만 또는 수십억의 다른 장소)가 다른 확률 분포를 가지고 있습니다. 우리는 우연히 올바른 구성에 근접하는 것만 필요합니다. 이 다양한 환경을 갖추면 무료로 정보를 얻을 수 있습니다.
그러나 우리는 당시의 조건을 알지 못합니다. 첫 번째 정보는 우연히 나타났습니다.
.미지의 특별한 수가 있습니다. 가장 큰 것은 우리가 원래 화학 물질 세트가 무엇인지 모른다는 것입니다. 나는 화산 통풍구 [바다 아래]에서 일어나는 일에 대해 엄청난 양의 흥미로운 것들을 들었습니다. 이런 종류의 환경은 정보를 무료로 얻기 위해 설정된 것 같습니다. 그것은 항상 삶의 기원, 먼저 나온 것, 신진 대사 또는 복제에서 의문입니다. 이 경우 무료로 신진 대사를 받고있는 것 같습니다. 복제에는 에너지가 필요합니다. 에너지 없이는 할 수 없습니다. 신진 대사가 없다면 에너지는 어디에서 오는가? 이 통풍구에서 당신은 무료로 신진 대사를 얻는다는 것이 밝혀졌습니다.
당신이 그것을 달성했다면, 당신이 필요로하는 유일한 것은 신진 대사가 작동하는 유전자를 확립하기 위해이 신진 대사 공급원에서 멀어지게하는 방법입니다.
생명의 기원에 대한 귀하의 취향은 아미노산의 화학에 대한 생각과 같이 더 친숙한 접근법과는 매우 다릅니다. 당신의 접근 방식이 그것들을 보완하는 방법이 있습니까?
화학 물질을 보면 정보가 얼마나 많은지 모르겠습니다. 무료로 정보를 제공하는 프로세스가 있어야하며 수학이 없으면 수학이 해결되지 않습니다. 특정 유형의 분자를 만들면 다른 사람을 만들 가능성이 높아지고 생명을 덜 드물게 만드는 방식으로 확률 분포를 편향시킵니다. 무료로 필요한 정보의 양은 본질적으로 0입니다.
화학자들은 정보 이론을 이해하지 못하지만 듣고 있습니다. 아마도 정보 이론의 엄격한 적용 이이 화학자들에게 비가 내리는 것은 아마도 처음이지만 기꺼이 배우려고합니다. 나는 화학자들에게“삶의 기초가 정보라고 믿습니까?”라고 물었습니다. 그리고 그들 대부분은“당신은 정보가 정보를 확신시켜주었습니다.”
귀하의 모델은 우연히 생명이 어떻게 나타날 수 있는지 조사합니다. 사람들이 철학적으로 그 가능성에 반대한다는 것을 알 수 있습니까?
나는 [인공 생활 시뮬레이터] Avida를 설계 할 때 생명을 창조 한 순간부터 창조론자들의 공격을 받았다. 나는 바로 그들의 주요 목표 목록에 있었다. 나는 이런 종류의 싸움에 익숙합니다. 그들은 내가 말하는 것을 실제로 이해하지 못했기 때문에 소심한 공격을했습니다. 정보의 개념을 이해했다고 생각하지 않기 때문에 정상입니다.
.생물학, 물리학, 천문학 및 신경 과학과 같은 많은 분야에 발판이 있습니다. 작년에 블로그 게시물에서 당신은 승인 적으로 인용 한 Erwin Schrödinger를 인용했습니다.“우리 중 일부는 그들 중 일부에 대한 중고적이고 불완전한 지식이 있지만 사실과 이론의 종합을 시작해야합니다.” 당신은 자신과 당신의 일을 그런 식으로 보십니까?
예. 나는 이론적 물리학 자로 훈련을 받았지만 다른 분야에 대해 더 많이 배울수록 사람들이 그들에게 두는 경계에 의해 분리되지 않았지만 실제로는 엄청난 공통점을 공유한다는 것을 알게됩니다. 결과적으로, 나는 원격 필드에서 가능한 응용 프로그램을 발견하고 거기에서 뛰어 내려 진전을 이루기 시작하는 법을 배웠습니다. 비난자가없는 방법입니다. 필드에 뛰어들 때마다 새로운 리뷰어 세트가 있고 그들은“도대체 누구입니까?”라고 말합니다. 나는 많은 다른 과학 분야를 보았 기 때문에 다른 사람들보다 더 볼 수 있다고 생각합니다.
Schrödinger는 계속해서 과학자들이“우리 자신의 바보를 만들 위험에 처한”이런 종류의 합성 작업을 수행한다고 말합니다. 그것에 대해 걱정하십니까?
나는 그것에 대해 심각하게 알고 있기 때문에 다른 분야로 뛰어들 때 나는 내가 바보를 만들지 않는 편견이 있기 때문에 가능한 한 많이 읽으려고 노력하고 있습니다. 필드에 뛰어 들면 문헌을 완전히 통제해야하므로 20 년 동안 현장에있는 것처럼 행동 할 수 있어야합니다. 따라서 두 배나 열심히 일해야합니다. 사람들은“왜 그렇게합니까?”라고 말합니다. 내가 기부 할 수 있다고 생각하는 문제가 있다면 다른 사람들이 그렇게하도록 할 수있는 시간이 있습니다.
