在一项引人入胜的实验中,科学家们发现,在缺乏明确规则和指导的情况下,数字世界中的“原始汤”竟然孕育出了自我复制的人工生命形态。这一发现不仅令人惊叹,更可能为我们理解地球上生物生命的起源提供了新的视角。
尽管实验中没有预设的规则或目标来激励这些生命形态的自我复制,它们却从一堆随机数据的混沌中自发地诞生。研究人员对此表示,如果实验的复杂度进一步提升,或许能够催生出更加高级的数字生物。这不仅将丰富我们对生命起源的认识,也可能揭示出生物生命在地球上出现的根本机制。
众所周知,尽管进化论已经被广泛接受,但对于生命最初是如何从无生命的分子中诞生的,我们依然知之甚少。为了探索这一谜题,Google的本·劳里(Ben Laurie)及其团队设计了一项独特的实验。在这项实验中,无数段独立的计算机代码随机混合、组合,并执行它们的指令,经过数百万代的演化,最终形成了自我复制的程序。
这一实验的惊人之处在于,它没有设置任何规则来限制或引导代码样本的变化,也没有奖励机制来激励某些行为。研究人员原本预期,代码片段的数量将保持在一个固定数目内,且不会有任何连贯的行为出现。然而,实验结果却出人意料,模拟过程中不仅出现了自我复制程序,而且这些程序迅速增长,最终占据了整个种群。更令人惊讶的是,新的复制者类型为了争夺空间而相互竞争,有时甚至能够压倒并取代先前的种群,这与自然界中生物有机体之间的竞争行为颇为相似。
这项研究并非数字模拟生命的首次尝试。例如,“生命游戏”等模拟已经展示了自我复制行为,这些游戏通常由简单的规则控制。然而,劳里指出,这项工作的独特之处在于,系统没有正式的规则、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。他形象地描述了这一过程:“一切都在嗡嗡作响,然后突然:轰,它们全都一样了。”
尽管这些实验可能不会直接告诉我们生物生命是如何开始的,但它们确实揭示了从无到有创建复杂性的内在机制。劳里认为,复杂的生物生命可能只是经过类似的长时间随机迭代的结果。他强调:“我不认为发生了什么神奇的事情。物理发生了,它只是发生了很多次,持续了很长时间,最终产生了一些非常复杂的东西。”
智能范式(Paradigms of Intelligence)是Google的一个研究团队,其使命是跨学科推进对智能演变的理解,以开发对人类和其他有感知生命有益的新技术。劳里表示,地球上的生命是在“数十亿年的大规模并行实验”之后才出现的。他相信,如果扩大系统的规模和持续时间,可能会出现更大的复杂性,但我们也很快会面临当前计算机性能的限制。
“我的直觉是,如果你想要更有趣的行为,如果你想要生物体互相捕食,或者不同物种之间发生战争,或者复杂化以至于可以感知环境之类的行为——我认为这些行为最终会出现——那将需要大量的计算资源,我们不太可能实际做到这一点,”劳里说。
事实上,许多团队的实验在显示出有组织的行为之前运行了数百万步。劳里提到,有一个实验实例在他的笔记本电脑上运行,每秒处理大约30亿条指令,仍然花费了大约半小时才出现自我复制行为。
英国约克大学的苏珊·斯特普尼(Susan Stepney)认为这项工作很有趣。她表示:“从随机起点演化出自我复制程序是一个伟大的成就,这是向理解生命起源潜在途径迈出的重要一步,这里使用的介质与传统的生物‘湿件’完全不同。”
然而,英国南安普顿大学的理查德·沃森(Richard Watson)指出,这些结果虽然“非常酷”,但并不会自动导致越来越复杂的行为。他强调:“自我复制很重要,但认为它是一个魔术子弹,从中会自动产生生命的一切令人兴奋的事物,这是一个错误的想法。”
英国伦敦大学学院的拉奎尔·努内斯·帕尔梅拉(Raquel Nunes Palmeira)也对这项工作是否揭示了地球上生命起源表示怀疑。她将其比作一个经典实验,在那个实验中,RNA链在试管中复制,结果RNA的长度越来越短,复制速度越来越快。她认为,一种非常简单的自然选择形式奖励了缺乏复杂性的特征,而不是鼓励更大的复杂性——这与解释复杂生命起源所需的完全相反。
“拥有无穷多的某种东西并不保证复杂性,”努内斯·帕尔梅拉说。“如果你有一种东西只是自我复制并且比其他所有东西都快,那么你将有一个系统完全被它占据。”她强调,生命涉及多个相互作用的组件,包括DNA、RNA、蛋白质等,这是一个非常复杂的系统。“我认为仅仅通过观察自我复制,我们并没有更接近理解它是如何新生的。”