這觀點在英國著名科普作家伊恩·斯圖爾特(Ian Stewart)的著作《生命的另一個奧秘》(Life's Other
Secret)中得到了清晰的表述:DNA是生命的第一個奧秘,而生命誕生過程中,控制生命體成長、告訴生物如何應對遺傳指令的,是物理及化學反應中的數(shù)學定律。
蘇格蘭博物學家和數(shù)學家達西·湯普森(D’Arcy
Thompson)更是早在1917年就指出“形質遺傳不是形態(tài)學唯一的決定,雖然它是生物最重大的要素之一……但我們不能忽略物理和動力學方面的原因”。當時,他出版了一本自然科學巨著《論生長和形態(tài)》(On Growth and
Form),饒有興致地用數(shù)學手段探討細胞的形態(tài),組織或胞團的形態(tài),針突和針突狀骨骼,存在于象鼻、羊角、鸚鵡爪子中的等角螺線,角、牙、齒的形狀等一系列生物領域的問題,對后世產生了極大影響。
不過,說到真正帶來顛覆性的創(chuàng)見,卻是由被譽為“計算機之父”的阿蘭·圖靈(Alan Turing)提出的。
不要驚訝,我知道也許你對圖靈的印象多半只和大名鼎鼎的圖靈機有關,殊不知這位上帝匆匆派來又急急召回的智慧使節(jié),在生命后半程已將注意力投向了生物學。
1952年,他發(fā)表了《形態(tài)發(fā)生的化學基礎》(The Chemical Basis of
Morphogenesis),建立了一個化學系統(tǒng)的簡單數(shù)學模型。初始條件下該系統(tǒng)是均勻的,但它會由于其中某些化學物質的擴散導致不均勻。顯然這聽上去違反物理常識,因為一般來說,系統(tǒng)中的各種擴散現(xiàn)象通常都是為了建立均勻態(tài),比如兩種不同氣體混合到一個容器中,只有通過擴散,才會最終達到平衡。但圖靈稱,自然已經給了我們良好的例證——如果其中的一種物質是和生物體生長有關的荷爾蒙(他把它命名為成形素,morphogen),那么對稱的橢圓形卵細胞能夠長成一只不規(guī)則的動物軀體,不就正好印證了他的想法嘛。論文還提到由于均勻態(tài)失穩(wěn),會使體系自組織出一些定態(tài)圖紋,后世將這個過程命名為圖靈失穩(wěn),圖紋則被叫做了圖靈斑。很不幸,這篇論文發(fā)表兩年后,他就因吃了涂有氰化鉀的蘋果中毒身亡,是不是自殺迄今沒有定論。
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