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60亿比特DNA信息,定义了我们每一个人

1948年,32岁的克劳德·香农发表了一篇题目既简单又宏大的论文——《通信的数学理论》。这篇论文连载于7月和10月出版的两期《贝尔系统技术期刊》上,共79页。

这篇论文讲了啥内容,很难用三言两语说清。但它是个支点,整个地球都将因此而被撬动,原因之一是该论文引入了一个新词:比特(bit)。

如今,比特已经跻身公里、元、克、夸脱、分钟之列,成为量纲的一员。所谓量纲,就是测量的基本单位。

但它测量的是什么呢?“用于测量信息的单位。”香农写道,仿佛信息是一种可测可量的东西。

当时,香农是贝尔实验室数学研究组的成员,但他基本上独来独往。他喜欢留在繁华的街区,因为可以到夜总会听爵士黑管乐。而且,他正在羞涩地追求一位在贝尔实验室微波研究组工作的年轻女士。

之所以说香农的这篇论文撬动了地球,原因在于,为了能应用于科学领域,他给信息(information)一词赋予了特定含义。譬如,能量(energy)原本是用来表示生动有力或强度的词语,但在19世纪,科学家们使之数学化,赋予了它在物理学中的基础地位。

香农的论文对“信息”加以简化、提炼,并以比特度量后,人们发现信息几乎无处不在。《信息简史》一书评价说,香农的理论在信息与不确定性、信息与熵,以及信息与混沌之间架起了桥梁。

因为,它的出现最终引发了光盘和传真机、电脑和网络、摩尔定律以及世界各地的“硅巷”。信息处理、信息存储以及信息检索等也应运而生。于是,人们将铁器时代和蒸汽时代之后的时代称为信息时代。

“人类曾经以采集食物为生,而如今他们重新要以采集信息为生,尽管这看上去有点不和谐。”传播学巨匠马歇尔·麦克卢汉在1964年如此评论道。当时,电子计算和赛博空间(cyberspace)才刚刚出现,而麦克卢汉的预言走在了时代的前面。

可以说,信息是我们这个世界运行所仰赖的血液、食物和生命力。它渗透到各个科学领域,改变着每个学科的面貌。

最典型之一的是,信息理论对生物学的改造,其中包括:基因封装信息,并允许信息的读取和转录;生命通过网络扩散;人体本身是一台信息处理器;记忆不仅存储在大脑里,也存储在每一个细胞中,等等。

现代生物学认为,生物体中的所有细胞都是一个错综复杂的通信网络中的节点,它们一刻不停地传输和接受信息,不停地编码和解码。进化本身正是生物体与环境之间持续不断的信息交换的具体表现。

DNA是信息分子的典型代表,是细胞层次上最先进的讯息处理器——用60亿比特的信息定义了一个人。

评估DNA的时候,我们要看的是它所产生的有机体能否适应环境。

例如,斑马的各种DNA碱基串会激活细胞的化学程序,产生肾上腺素在体内循环,激活更多的化学程序,提高心率,让更多的血液流向肌肉。

这样一来,斑马DNA与肾上腺素就能联结心脏、腿部和全身各处数万亿的细胞,形成一个功能网络,做出一些了不起的事情,比如躲避狮子。

如果某匹斑马产生DNA突变,也就是DNA复制发生错误,从而抑制了肾上腺素的分泌,它就可能因适应性降低而丧生,于是它数以万计的细胞彼此之间将不再联结,所形成的斑马DNA网络就此瓦解。

当然,DNA复制中的错误并不见得永远不利于适应性。有些时候,突变能提升适应性,如果没有这样的突变,就不会有演化了。所有的生命形式之所以存在,都要归功于那些基因上的“错误”。

按照尤瓦尔·赫拉利的《智人之上》一书观点,真正定义信息的是“联结”,而不是“渲染”或“象征”:只要能将各个不同的点联结成网络,就是信息。

信息不一定是要告诉我们一些什么,而是要把事物组织起来,譬如DNA信息联结着数万亿个细胞。

可见,从香农到赫拉利,我们一直在学习理解“信息”。

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  • 原文链接https://page.om.qq.com/page/OzI3zppwgv5kSRRDoNol-5VQ0
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