試圖統一物理學和生命演化的新理論，是在解決一個偽問題？_風聞
返朴-返朴官方账号-关注返朴（ID：fanpu2019）,阅读更多！12-02 16:23
撰文 | Bill Bateman（科廷大學副教授）
翻譯 | 小破
2023年10月，一篇題為《組裝理論解釋並量化選擇和演化》（Assembly theory explains and quantifies selection and evolution）[1]的論文出現在頂級科學期刊《自然》（Nature）上。該論文的作者是由格拉斯哥大學的Leroy Cronin和亞利桑那州立大學的Sara Walker領導的團隊。他們聲稱自己的理論是一種“物理學和生物學之間的連接”，可以解釋複雜生命形式是如何演化的。
這篇論文引發了強烈反響。一方面是媒體標題，“大膽創新的‘萬物理論’可能將物理學和演化理論融合”[2]；另一方面是來自科學家的反應。一位演化生物學家在社交平台上説：“多次閲讀後我仍然完全不知道（這篇論文）在做什麼。”[3]另一位科學家表示：“我讀了論文後感到更加困惑……我覺得讀完那篇論文我都忘記了自己的名字了。”[4]
作為一名研究演化的生物學家，我感覺必須親自閲讀這篇論文。組裝理論是否真的像作者所暗示的那樣是一個激進的新範式？還是像批評者所聲稱的那樣是“毫無價值的胡言亂語”？
聳人聽聞的主張
當我開始閲讀這篇論文時，摘要的第一句話就讓我心生不快：
“科學家一直在努力協調生物演化與物理學所定義的宇宙不變法則之間的關係。”
我從不知道科學家們在努力攻克這個問題。我所認識的生物學家沒有人對物理定律有任何意見，也沒有看到物理定律與演化相調和有任何問題。
摘要接着指出物理定律並不能預測“生命的起源、演化以及人類文化和技術的發展”，並聲稱我們需要一種“新方法”來理解，“如何在沒有固有設計藍圖的情況下，各種多樣的、無限制的形式能夠從物理學中湧現”。對於生物演化似乎與物理定律不兼容的抱怨，再加上“設計藍圖”等含混術語的使用，讓人聯想到了神創論者對演化的論點。難怪演化生物學家的血壓會飆升。正如一位《自然》雜誌評論者所説：“為什麼在文章的開頭就有如此多的神創論的陳詞濫調？”
生物學與物理學之間有障礙嗎？
在進一步闡述之前，我應該指出，和上述一些科學家一樣，我可能並沒有完全理解論文的目的。但我對我理解的部分內容也感到困惑。首先，聲稱演化與物理定律相矛盾的説法似乎並沒有得到支持。論文説“無限制地生成一代新生命並不完全符合生物學或物理學的範式框架”，這似乎並沒有太大意義。
在生物學範式中，我們理解基因漂變（genetic drift）、突變和選擇會導致生物形式的變化。只要不違反任何物理定律，這是否需要“符合物理學範式”？
另一種令人困擾的説法是：“為了理解多樣的、沒有限制的形式如何在沒有固有設計藍圖的情況下從物理學中出現，這需要一種新方法來理解和量化選擇”。真的需要嗎？演化理論的一個原則是過程中沒有“目的論”——也就是沒有目標或終點。那麼為什麼需要解釋“設計藍圖”的缺失？
定量解釋演化的可能性
那麼，組裝理論究竟試圖做什麼呢？根據格拉斯哥大學Cronin教授的説法[5]，它“旨在在生物學之前解釋選擇和演化”；因此，它的目標是創立一個能統一非生命和生命物質規律的理論，並能以相同的方式解釋它們的複雜性或其他方面。文章本身稱它是一個“框架”，“不改變物理定律，但重新定義這些定律作用的‘物體’的概念”。
[組裝理論]將對象不再概念化為點粒子，而是作為由其可能的形成歷史所定義的實體。這使得對象能夠在個體或所選單元的明確界定下顯示出選擇的證據。
因此，組裝理論中的“對象”就是“物理定律”所作用的對象。對於任何對象，我們可以計算其“組裝指數”（assembly index），這是衡量制造該對象的複雜性的數字。任何既豐富又具有較高組裝指數的對象都不太可能是偶然產生的，因此它必然是演化和選擇的產物。這本身既不是問題，也不新鮮——除了這個計算出來的“指數”。
那麼我們如何計算這個組裝指數呢？我們需要計算製造一個分子、一個器官或一個完整生物體所需的步驟數。指數越高，它越可能是演化的產物。因此，組裝理論是一種量化某物質的複雜性以及它可能演化的嘗試。
一個不存在的問題？
這是否有用呢？很難説。首先，它暗示只有一條路徑可以產生複雜（高裝配指數）的對象，比如生化分子，實際情況並非如此。另外，正如另一位科學家指出的那樣：“如果一個分子很複雜，並且有很多複本，那麼它很可能是通過某種演化過程產生的。大多數化學家都可以發現這樣的情況，而無需使用組裝理論。雖然嘗試對此進行量化是非常巧妙的。”[6]
我個人覺得這是一篇寫得很糟糕的論文，這體現在很多生物學家無法理解它的意圖，很多負面反應都源自於其難以理解的框架，以及使用了類似神創論觀點的詞語。至於組裝理論本身，它似乎是在Cronin和Walker為尋找一種通用方式來識別外星球上的生命跡象，甚至創造人工生命的過程中發展起來的。或許在這些情境下，它可能會被證明是有用的。
然而，作為一個旨在統一演化和物理學的廣泛新範式，組裝理論似乎——對於我和許多其他人來説——是在解決一個並不存在的問題。
參考資料
[1] Sharma, A., Czégel, D., Lachmann, M. et al. Assembly theory explains and quantifies selection and evolution. Nature 622, 321–328 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06600-9
[2] https://www.sciencealert.com/assembly-theory-bold-new-theory-of-everything-could-unite-physics-and-evolution
[3] https://twitter.com/baym/status/1710815658890432679
[4] https://twitter.com/Irishpalaeo/status/1712450672476512424
[5] https://twitter.com/leecronin/status/1711356692720501103
[6] https://twitter.com/professor_dave/status/1710914156612710503
本文基於知識共享許可協議（CC-BY 4.0）譯自Bill Bateman, A new theory linking evolution and physics has scientists baffled – but is it solving a problem that doesn’t exist?
原文地址：https://theconversation.com/a-new-theory-linking-evolution-and-physics-has-scientists-baffled-but-is-it-solving-a-problem-that-doesnt-exist-216639
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出品：中國科協科普部
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