谷歌从数字“原始汤”中创造自我复制的生命

在虚拟环境中自我复制的代码片段

在没有任何规则或方向的数字“原始汤”中，随机数据竟然能孕育出自我复制的人工生命形式，这项实验可能暗示了地球上生物生命的起源。

尽管没有明确的规则或目标来鼓励这种行为，但一种自我复制的人工生命形式已经从数字“原始汤”中诞生。研究人员相信，进行更复杂版本的实验可能会产生更先进的数字生物，如果成功，这些发现可能会揭示地球上生物生命起源的机制。

虽然进化过程已被广泛理解，但关于惰性分子如何首次结合形成生命的知识却少之又少。为了研究简单的开端如何导致复杂的结果，谷歌的Ben Laurie和他的同事设计了实验，让成千上万段独立的计算机代码随机混合、组合并执行它们的指令，经过数百万次代际更替。

由于没有规则来规定代码样本的变化方式，也没有奖励某种行为，研究人员预期这些代码会保持随机且无法形成任何有序行为。但让他们惊讶的是，模拟最终导致了自我复制程序的出现，这些程序迅速增殖以达到人口上限。最终，新的复制者类型出现了，它们争夺空间，偶尔会压倒并取代前一代程序，就像生物体之间的竞争一样。

这项研究并非首次尝试在数字环境中模拟生命，例如“生命游戏”这种网格细胞模拟，其细胞要么“活着”要么“死去”，并遵循简单的规则，已展示了自我复制行为。Laurie表示，此次研究的独特之处在于系统没有任何形式的规则、目标或过程来鼓励或启动人工生命——它只是自然而然地出现了。“一切都在乱七八糟地进行，然后突然间：轰，它们全都一样了，”他说。

Laurie指出，这些实验可能无法告诉我们关于生物生命起源的具体信息，但它们揭示了从无到有地创造复杂性的内在机制。他认为，复杂的生物生命只是经过类似的长时间随机迭代的结果。“我不认为发生了什么魔法，”他说。“物理现象发生了，而且发生了很长时间，最终产生了一些非常复杂的东西。”

但地球上的生命是在“数十亿年的大规模并行实验”后才出现的，Laurie说，尽管他相信如果扩大规模和时间，团队的系统会产生巨大的复杂性，但我们很快会达到当前计算机能力的极限。

“我的直觉是，如果你想要更有趣的行为，比如捕食、不同物种之间的战争，或者允许环境感知的复杂化，这些最终会出现的东西——将需要如此多的计算资源，我们实际上无法实现，”Laurie说。

实际上，团队的许多实验在显示有组织的行为之前运行了数百万步。Laurie说，有一个实例在他的笔记本电脑上运行，每秒处理大约30亿条指令，仍然花了大约半小时才出现自我复制。

英国约克大学的Susan Stepney认为这项工作非常有趣。“从随机起点进化出自我复制程序是一项伟大的成就，”她说。“这是理解生命起源潜在途径的一大步，这里在一个与传统生物学‘湿件’完全不同的媒介中。”

英国南安普顿大学的Richard Watson表示，研究人员的结果“非常酷”，但他指出，这些结果不太可能自动导致越来越复杂的行为。

“他们测量的复杂性在自我复制器出现后会上升。但尚不清楚它是否会以有趣的方式‘起飞’，”他说。“自我复制很重要，但要认为它是所有生命令人兴奋的事物自动产生的魔法子弹，那就错了。”

伦敦大学学院的Raquel Nunes Palmeira也怀疑这项工作是否揭示了地球生命起源的奥秘。她将其比作一个经典实验，其中RNA链在试管中复制，导致RNA长度越来越短，复制速度越来越快。一种非常简单的自然选择形式奖励了缺乏复杂性，而不是鼓励更高的复杂性——这与解释复杂生命起源所需的方向相反，她说。

“拥有无限的副本并不保证复杂性，”Nunes Palmeira说。“如果你有一个东西只是自我复制，并且比其他所有东西都快，那么你只会拥有一个完全被它占据的系统。”相比之下，生命涉及多个相互作用的组件，包括DNA、RNA、蛋白质等，她说。“这是一个非常复杂的系统，我认为仅通过观察自我复制，我们离理解它如何从零开始的距离还很远。”

本文译自 New Scientist，由 BALI 编辑发布。