探索发现:DNA是命之书的语言吗?

文章作者:外星探索网 | 2016-01-08
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    谈论基因的时候,我们经常引用几位有影响力的遗传和进化生物学家的言论,比如弗朗西斯·克里克、詹姆斯·沃森以及理查德·道金斯。他们将DNA描述为一种代码,这种代码可以告诉身体该如何形成。我们谈论基因的方式与谈论语言的方式相近,认为它们是符号化的,并且蕴含意义。例如,关于解码核苷酸序列,就有“基因编辑”和“翻译对照表”这样的术语。DNA进行复制的时候,被认为是在“转录”它自身,是一种细胞显微结构之间进行信息通信的过程,就像在说“制造一只老虎”或者“打造一个女性”一样。但有些思想家认为,这种关于DNA的看法在哲学上具有误导性,甚至可能会导致科学谬误。

      柳树通过风媒传播种子,简直就是在散布自我制造指南。柳絮漫天飞如雨,而这雨其实是指南雨,是程序雨。这不是一种比喻,而是朴素的事实,即使说在下软盘雨也不会比这更加简单明了。

      从分子生物学发端之日起,科学家将遗传材料描述为“与其他任何一种生物材料不同,因为它们被认为携带有与普通生物材料不同的东西——信息”。在1958年的一篇文章中,克里克发表了“蛋白质是遗传所需重要物质”的观点,认为它们由能量、物质和信息组成。沃森则把DNA 称为“信息储藏库”。
探索发现
                                                                           克劳德·香农

      之后不到10年,乔治·威廉姆斯,一位享有盛名的进化生物学家,阐明了这个观点。他将基因描述为“具有区别于DNA 的特殊地位,即DNA 传达的信息”。在之后的工作中,他把基因比作书中蕴含的思想,书是可以被销毁的,但里面的故事并不一定非得依存于书的物理实体。“同样一条信息,可以被许多不同材料以不同范式记录下来。信息总是被编码在某种介质当中,但是介质并非真正的信息。”道金斯在自己的著作《盲人钟表匠》中对这种观点进行了最直截了当的描述:“柳树通过风媒传播种子,简直就是在散布自我制造指南。柳絮漫天飞如雨,而这雨其实是指南雨,是程序雨,是在下能够长树、传播绒毛的算法。这不是一种比喻,而是朴素的事实,即使说在下软盘雨也不会比这更加简单明了。”

      但是,基因包含的信息,真的和词汇、书籍或者软盘中的信息具有同等意义吗?这取决于当我们谈信息的时候,我们在谈什么。如果是词汇、书籍或者软盘代表的“信息”,那么答案是否定的。许多哲学家赞同一种观点,即以上所指的信息是需要交流的语义学信息。纽约城市大学教授彼得·高德弗瑞·史密斯解释说:“基因并不携带具有语义学意义的信息,它们的存在并不是为了沟通。基因实际上并不代表任何东西,和大家有时候讲的观点不同。”

      没有必要去寻找智能的发送方和接收方,机器就可以起到接收的作用,甚至蛋白也可以。

      有些哲学家认为,这种混淆会导致真正的问题。比如说,这就是直到最近科学家才开始完全懂得欣赏表观遗传学重要性的原因。对基因作为语义信息载体的关注,使科学家容易忽略其他影响生物的因素,比如环境。生物伦理学教授杰森斯科特在他的《胚胎学,表观遗传学和进化》 中说:“基因在这方面具有信息性,而环境没有。”加利福尼亚大学戴维斯分校的哲学教授詹姆斯·哥里西默说:“在20世纪,表观遗传学就摆在了生物学家的眼前,但因为无法解释而被他们置之不理。”根据这种看法,DNA序列比生物体中的其他现象,如DNA甲基化要重要得多。几十年来,这个盲点导致我们在理解表观遗传学中的一些问题上滞后了,例如癌症、老年性痴呆以及心脏疾病。目前,一些研究人员正在关注这些问题。约翰·杰伊大学的名誉教授苏珊·奥雅玛指出了进化生物学的狭隘观点,并且把基因作为特殊关注的焦点描述为用来理解我们是谁的形而上的假设。她说,这是“对本质的一种直觉,倾向于无法被解释清楚”。她同时还说,这在性别差异研究中是有实际影响的,因为它鼓励科学家将这种差别看成固定的、唯遗传成因的。

      确实,我们似乎现在才刚刚开始摆脱“基因”一词的既往意指对我们想象力的强有力的影响。

      这并不是说遗传信息语言没多大帮助,或者它应当被遗弃。这些哲学家和思想家想要达到的目的,是指出科学家使用这种语言时没能考虑周全的方面,从而防止片面化的关注,以免阻碍科学进展。

      为了避免理论混淆,有些研究人员采纳了一种不同的信息概念。1948年,美国数学家克劳德·香农发展了一种发送方和接收方间的数据测量方法。他的理论跟信息的语义学观点相比有一些优势,认为没有必要去寻找智能的发送方和接收方,机器就可以起到接收的作用,甚至蛋白也可以。而且,没有必要去谈代表性,因为只有数据是否成功传递才是唯一重要的事情,而不是信息能否被某个人理解。

      利用香农的模型,基因可被认为在其序列从DNA 转录为mRNA时携带信息。“这些例子中体现的不是一种物体间特殊的信息关系,而是平常的因果关系,只不过通过特殊的定量方式来表现罢了。”高德弗瑞·史密斯在一封邮件中这样写道。也就是说,香农谈论的信息是没有含义的,但对现实有影响。

      因此,或许基因确实不包含信息,除了从隐喻的层面上讲。在科学当中使用隐喻并没有什么真正的错误,只要我们把握住它们的本质。用进化论和当代达尔文主义的支持者赫伯特·斯宾塞的话来说,就是“被滥用的词导致会错意实在是太常见了”。

      延伸阅读

    《盲人钟表匠》 是唯一从理论方面详细解说演化论的书,曾获英国皇家文学学会非小说类最佳图书奖、美国洛杉矶时报的文学奖。 作者理查德? 道金斯,是英国最著名的演化生物学理论学家。 书名中的“钟表”是生物的隐喻,强调生物的构造与功能机制既复杂又巧妙。以下摘取书中一段:

      外面正在下着DNA。我的花园位于牛津运河的岸边,尽头栽着一棵大柳树,它正在向空中播撒毛茸茸的籽。空气一阵阵地流动着,这些籽向各个方向飘飞。目力所及之处,整个运河的水面都变白了,上面漂浮着棉花样的斑点,因此我们能肯定在其他方向同样如此。这些飞絮大多由纤维素组成,使包含了遗传信息DNA的荚显得很小。可是,为什么我刚刚说外面下DNA而不是纤维素呢?答案是:DNA起着决定作用。纤维素软毛尽管很大,但只起到降落伞的作用,最终没有什么用处。棉毛、柔荑花以及树等所做的一切都是为了完成这一件事:将DNA播撒到山野各处。不只是播撒某一个DNA,而是播撒所有的其编码详细解释柳树(这柳树将释放出新一代毛茸茸的种子)生长指令的DNA。这些毛茸茸的东西,确切地说是在播撒着制造自身的指令。
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