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寻找难以想象的生命

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    我的职业比较奇特
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    这么说是因为有人跑过来，比如我的同事
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    他说：“克里斯，你的职业很奇特啊”
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    （笑声）
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    我知道
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    这是因为我是从
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    理论核物理学家起家
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    成天想的都是夸克、胶子
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    还有重离子碰撞
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    那时只有14岁
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    不，不，我不是14岁
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    不过自那以后
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    我有了我自己的实验室
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    是在计算神经科学系
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    不过我没搞什么神经科学
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    后来我开始研究进化基因学
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    然后是组织生物学
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    不过以上都不是今天要讲的
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    我要讲的是
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    我是如何研究生命的
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    我是个火箭科学家
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    我不是真的火箭科学家
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    不过我为喷气推进实验室（JPL）
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    喷气推进实验室（JPL）工作
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    它位于温暖的加利福尼亚
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    而我现在在中西部
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    天真冷
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    不过是有趣的经历
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    一天一名NASA主管来到我的办公室
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    坐下对我说
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    “你能不能告诉我们
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    怎么寻找外星生命？”
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    我当时很惊讶
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    因为我是被雇来
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    做量子计算的研究的
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    不过，我给了一个好答案
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    我说“我不知道”
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    他说“生命指标
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    我们要找生命指标”
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    我说，“那是什么？”
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    他说“就是任何可被测量的现象
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    能帮助我们发现
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    生命的存在”
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    我说“当真？”
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    因为那不是太简单了？
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    我是说，我们有生命
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    但你能为生命给出一个
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    类似于最高法院的终极定义吗？
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    我想了想说
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    “真就那么简单吗？”
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    因为你看到这个
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    毫无疑问，我会称之为生命－
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    没问题
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    但是这个
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    人们会说“没错，那也是生命，我知道”
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    但是，如果你觉得会死去的东西
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    是生命
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    那么这个怎么解释呢
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    因为这是个非常奇怪的有机体
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    进入成年期它呈这样
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    然后像本杰明·巴顿一样
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    越长越小
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    直到又变成一个胎儿
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    然后再长大，再长回去，再长大——像悠悠球一样——
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    永生不死
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    这也是生命
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    但不象我们一般认为的
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    生命形态
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    你还能看到这样的东西
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    人们会说“天哪，这是什么生命形态啊？”
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    有人知道吗？
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    这不是生命，这是晶体
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    所以当你观察的东西
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    越来越小－
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    这个人
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    他写了一篇文章说“这些是细菌”
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    如果你凑近了看
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    可以看到这个东西太小了不可能长成那样
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    他是被说服了
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    不过大部分人却没有
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    当然
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    NASA做了一个重大宣布
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    克林顿总统开了新闻发布会
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    宣布在火星陨石上
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    发现了生命
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    不过近来这个观点备受质疑
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    如果你研究这些图片
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    你会意识到，也许这并不那么容易
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    也许我需要
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    一个生命的定义
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    来做区别
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    那生命能被定义吗？
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    你怎么说？
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    当然
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    你会翻开大英百科全书的L部
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    不，你不会这么做，你会在Google搜索
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    或许会得到些什么
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    可能会得到——
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    一切称我们习以为常的东西生命的
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    扔到一边去
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    然后你可能会得到这个
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    带着许多许多概念的
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    复杂表述
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    到底谁写出
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    这么晦涩复杂
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    疯狂的东西？
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    但这确实是一堆很重要的概念
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    我标出了几个词
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    这样的定义
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    不是基于氨基酸
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    或者叶子
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    或者我们知道的任何东西
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    而是只基于过程
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    如果你仔细看下
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    这是我写的一本关于人工生命的书
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    它解释了
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    那位NASA主管来到我办公室的原因
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    因为这样的想法，这样的概念
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    我们可能创造出
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    一个生命形式
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    如果你反问自己
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    “到底什么是人工生命”
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    让我带你快速了解一下
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    这是怎么弄出来的
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    很久以前
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    有人写出了
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    最早的计算机病毒
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    对年纪还比较轻的人来说
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    你可能不知道它是怎么感染的－
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    就是这个软盘
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    但感染电脑病毒有趣的是
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    如果你看看
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    感染的速率
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    它们表现出这种上下波动
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    是在流感病毒上常见的
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    事实上正是由于
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    黑客和操作系统设计者间的军备竞赛
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    表现出这样结果
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    这个结果是这些病毒的
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    生命树形图
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    一个看上去十分像我们熟悉的
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    生命的发展史，至少对病毒的层面来说
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    那这是生命吗？至少我不这么认为
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    为什么？因为它们不能自己演化
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    事实上，是黑客写出了它们
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    但是这个想法立刻被推进一步
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    一个在新墨西哥州圣菲市的科学家决定
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    “干嘛不把这些病毒
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    放到电脑的虚拟世界里
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    让它们自己演化呢？”
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    这个科学家就是Steen Rasmussen
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    他设计了这个系统，但是不奏效
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    因为他的病毒不断互相摧毁
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    但是当时还有一个科学家在关注此事，一个生态学家
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    他回了家说，“我知道怎么解决”
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    他写了Tierra系统
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    在我的书里，是最早出现的
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    真正的虚拟生命系统之一——
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    只是这些程序不会拥有复杂体
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    看了这些研究，自己也多少涉猎一些
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    我开始了我的研究
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    我决定创造一个系统
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    其属性必须支持
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    复杂体的进化
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    越来越多的复杂问题不断进化
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    当然，因为我不知道怎么写代码，所以需要帮助
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    这是加州理工学院的
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    两个和我公事过的本科生
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    左边是Charles Offria，右边是Titus Brown
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    他们现在都是密歇根州立大学里
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    受人尊敬的教授
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    不过那时候
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    我们还不没有受尊敬的份儿
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    我很高兴那些我们三个人老粘在一起的照片
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    都没有保留下来
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    这个系统什么样子
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    我没法深入讲解
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    但你这儿你可以看到一些细部
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    我着重要讲的
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    是群体构造特征
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    这儿有大概一万个程序
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    每一个变种都用不同的颜色标记
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    你可以看到群体会互相覆盖
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    因为它们在扩散
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    任何时刻一个程序
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    因为获得某个突变
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    从而在这个世界里更好的生存
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    那它讲不断扩散把其他程度逼入绝境
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    下面播放的这个短片你就可以看到这种变化
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    这个实验是从
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    我们自己写的程序开始的
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    我们写了程序，复制了它们
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    我们为此很骄傲
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    然后放到系统里，你马上可以看见的
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    不断变化的波形
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    顺便提一下，这个是加速播放
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    大概是一秒是一千代
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    但是很快系统有了反应
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    “这是什么愚蠢的代码？
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    这可以以很多种方式
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    很快地改善”
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    你可以看到新的类型
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    取代其他的
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    这种类型的活动持续一段时间
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    直到这些程序都获得了主要的简单的东西
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    然后有一段停滞期
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    系统在等待
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    一种新的变化，像这个
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    它将扩散
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    覆盖之前所有的变化
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    并消除之前的所有基因
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    直到获得一种新的高层次的复杂体
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    这个过程会一致持续
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    所以我们看到的就是
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    一个如同我们所知的
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    生命形式一样生存的系统
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    但是是NASA的官员问我
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    “那这些人
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    有生命指标吗？
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    我们能测量到这样的生命吗？
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    因为如果我们能的话
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    也许有机会发现其他形式的生命
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    而不需要
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    依赖氨基酸”
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    我说，“也许我们应该构造
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    一个基于
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    作为通用过程的生命的生命指标
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    事实上，这得利用
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    我开发的概念
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    以了解
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    简单的生命体是什么样的
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    我得出的——
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    首先我得介绍一下这个想法
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    也许是个存在探测器
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    而不是生命探测器
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    操纵的方式是——
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    我怎么区分一段文字
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    是一百万个猴子写的
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    还是我们的书
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    我会这么做
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    我并不去阅读它
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    因为我知道我无法做到
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    只要我知道存在某种字母表
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    这是一个猴子写的
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    一段文字的
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    26个字母频度的
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    示意图
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    显然这些字母
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    出现的频率基本相等
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    但是如果你看看一段英文段落的字母分布的话
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    是这样的
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    而且英语文字的这种现象非常明显
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    如果是法语的，会有些不一样
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    或者是意大利语，德语
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    它们都有自己的频度分布
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    但也都非常明显
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    不论内容是关于政治还是科学
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    不管是一首诗
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    还是数学内容
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    都有明显的标识
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    并且很稳定
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    只要我们的书是英语写的－
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    因为人们不断地写和再印－
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    这个标识就存在
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    这促使我想到
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    如果我用这个法子
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    不是去探测随意的
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    是否有意义的文字
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    而是探测可标志生命的
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    生物分子的存在
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    首先我问道：
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    组成的基本单位是什么，就像我展示给你的字母表，要素一样？
  • 10:52 - 10:55
    我们有很多不同选择
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    作为这种构造基础
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    可以是氨基酸
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    核酸，羧酸或者不饱和脂肪酸
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    事实上，化学物质十分丰富，我们的身体有很多
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    为了试验这个想法
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    我们首先研究了氨基酸和其他一些羧酸
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    这是结果
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    这个结果
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    如果你观察一个彗星或者星际空间的
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    或者一个实验室的
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    氨基酸分布
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    实验室的话得保证原始汤里
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    没有任何生命
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    你能找到的大部分是甘氨酸和丙氨酸
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    还有其他一些
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    这结果也非常明显——
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    你可以在地球系统中
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    找到氨基酸
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    但是没有生命
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    但是如果
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    采集一些土壤
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    放到光谱仪里
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    因为细菌的存在
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    或者采集地球上任何一处的水
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    因为水里富含生命
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    然后你做同样的分析
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    光谱结果完全不一样
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    当然仍然还有甘氨酸和丙氨酸
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    但是更重要的因素是大量的氨基酸
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    它们对有机体非常重要
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    因而大量产生
  • 12:12 - 12:14
    而其他一些
  • 12:14 - 12:16
    没有在20个集合被使用
  • 12:16 - 12:18
    因为不在任何一个聚集里
  • 12:18 - 12:20
    出现
  • 12:20 - 12:22
    这个结果特征也非常明显
  • 12:22 - 12:25
    不管你是研磨是哪种泥沙
  • 12:25 - 12:28
    不管是细菌，植物或者动物
  • 12:28 - 12:30
    到处都有生命存在
  • 12:30 - 12:32
    就会得出这样的分布
  • 12:32 - 12:34
    而不是那样的
  • 12:34 - 12:37
    不光是氨基酸可被探测
  • 12:37 - 12:39
    现在你会问：
  • 12:39 - 12:41
    那么Avidian呢？（一台叫Avida计算机里的数字生物物种）
  • 12:41 - 12:45
    Avidian是计算机世界的居民
  • 12:45 - 12:48
    它们在那里快乐得繁殖成长
  • 12:48 - 12:51
    这是它们的分布
  • 12:51 - 12:53
    不是生命
  • 12:53 - 12:56
    它们有28个这样的结构
  • 12:56 - 12:59
    如果有一个供他们相互取代的系统
  • 12:59 - 13:01
    就像是猴子用打字机写作
  • 13:01 - 13:04
    每一个结构
  • 13:04 - 13:07
    出现的频率基本一样
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    但是如果是像刚刚视频里
  • 13:11 - 13:13
    那些复制的家伙
  • 13:13 - 13:15
    则是这样
  • 13:15 - 13:17
    这里有些结构
  • 13:17 - 13:19
    是机体里非常脆弱的部分
  • 13:19 - 13:22
    他们的频度很高
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    而有些
  • 13:24 - 13:26
    你只能用一次，如果要用的话
  • 13:26 - 13:28
    它们不是有毒
  • 13:28 - 13:32
    就是应该以低于随机的水平使用
  • 13:32 - 13:35
    这种情况下，频度较低
  • 13:35 - 13:38
    那我们看到，这是个明显的生命指标吗？
  • 13:38 - 13:40
    是的
  • 13:40 - 13:43
    因为这种分布，就如刚刚的书
  • 13:43 - 13:45
    和氨基酸一样
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    不管你怎么改变环境，特征十分明显
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    会反映环境
  • 13:50 - 13:52
    现在给你们看一个我们做的实验
  • 13:52 - 13:54
    得解释一下
  • 13:54 - 13:56
    图表的上部
  • 13:56 - 13:59
    是我提到的频度分布
  • 13:59 - 14:02
    这是无生命的环境
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    每一个结构的
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    频度相等
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    下面的
  • 14:09 - 14:12
    是环境里的突变率
  • 14:12 - 14:15
    我将开始的突变率设得很高
  • 14:15 - 14:17
    高到就算你放入
  • 14:17 - 14:19
    一个复制程序
  • 14:19 - 14:21
    能快乐的成长
  • 14:21 - 14:23
    并布满整个空间
  • 14:23 - 14:27
    如果你放进去，立刻突变至死亡
  • 14:27 - 14:29
    所以那样的突变率
  • 14:29 - 14:32
    任何生命无法存活
  • 14:32 - 14:36
    但是我降低了温度
  • 14:36 - 14:38
    到这个可行阈值
  • 14:38 - 14:40
    这样有一个复制体
  • 14:40 - 14:42
    能够存活
  • 14:42 - 14:45
    我们把这些家伙放进
  • 14:45 - 14:47
    （原始）汤里
  • 14:47 - 14:49
    是什么样子呢
  • 14:49 - 14:52
    开始的时候什么都没有
  • 14:52 - 14:54
    太热了太热了
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    达到可行阈值之后
  • 14:57 - 14:59
    频度分布
  • 14:59 - 15:02
    开始剧烈变化然后稳定下来
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    然后我就
  • 15:04 - 15:07
    很邪恶地调高了温度
  • 15:07 - 15:10
    当然到达了可行阈值
  • 15:10 - 15:13
    我再给你们看一遍因为这个太棒了
  • 15:13 - 15:15
    降到可行阈值
  • 15:15 - 15:17
    分布就变成“有生命的”
  • 15:17 - 15:20
    升高到可行阈值
  • 15:20 - 15:22
    突变率太高了
  • 15:22 - 15:24
    就无法自我繁殖
  • 15:24 - 15:27
    不能将信息
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    没有错误地
  • 15:29 - 15:31
    复制给后代
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    复制的能力就消失了
  • 15:34 - 15:37
    然后生命指标消失了
  • 15:37 - 15:39
    就此我们学到什么？
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    我觉得我们学到几点
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    第一是
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    如果我们可以
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    从抽象意义上认知生命－
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    我们不是在讨论植物
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    也不是氨基酸
  • 15:54 - 15:56
    或者细菌
  • 15:56 - 15:58
    而是一种过程——
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    那么我们可以认为生命
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    不是地球特有的
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    可能存在任何一个地方
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    因为它只是
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    与信息的概念有关
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    与储存信息有关
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    通过物质性基板——
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    任何东西：数位，核酸
  • 16:16 - 16:18
    任何类似字母表的东西——
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    并确保存在某种程序
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    从而信息可以被长久保存
  • 16:22 - 16:24
    比你预期的信息损坏的
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    时间尺度还要长很多
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    如果是这样
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    那么就是生命
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    所以头一件我们学到的
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    就是生命可以被定义为
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    一种过程本身
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    而不需要借助
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    其他我们珍视的东西
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    比如地球上的生命形式
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    这个结论再一次
  • 16:50 - 16:53
    就像其他所有科学发现，或者很多科学发现－
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    告诉人们－
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    我们的存在并不是什么独特的事
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    我们可以创造生命，可以在电脑里创造生命
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    当然这个有限
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    但是我们据此可以知道
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    构建生命的要素
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    一旦我们有这些要素
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    那么创造生命不是什么难事
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    如果我们掌握了最基本的
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    不借助于任何特殊基板的过程的话
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    我们就能走出去
  • 17:23 - 17:25
    探寻其他世界
  • 17:25 - 17:29
    了解那里有什么样的化学字母表
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    了解一般的化学物质
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    和那个星球的地理化学
  • 17:34 - 17:36
    那样我们就知道没有生命的
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    分布是什么样子
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    从而以此寻找更大的偏差－
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    这个突起意味着
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    “这个化学物质不应该在这儿”
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    现在我们还不知道那里有没有生命
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    但是我们可以说
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    “至少我会精确地研究一下这个化学物质
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    看看哪里来的”
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    这也许就是
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    当我们无法看到生命
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    但真正发现生命的机会
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    这是我唯一的可以让你
  • 18:04 - 18:06
    带回家的信息
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    生命并不一定像
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    我们以为的那样神秘
  • 18:10 - 18:14
    如果我们知道其他星球上也存在的话
  • 18:14 - 18:17
    如果我们去掉生命的神秘感
  • 18:17 - 18:20
    我像对于我们
  • 18:20 - 18:22
    思考如何生活
  • 18:22 - 18:25
    和我们并不特殊来说会更容易
  • 18:25 - 18:27
    这就是我要讲的
  • 18:27 - 18:29
    非常感谢
  • 18:29 - 18:31
    （掌声）
Title:
寻找难以想象的生命
Speaker:
克利斯朵夫･阿达米
Description:

如果外星人根本不是我们所知的生命形态，那么我们如何搜寻外星人？在TEDxUIUC上，克利斯朵夫･阿达米告诉我们他是如何通过人工生命形式的研究 —— 即自我复制的电脑程序－来找到一个标识，一个“生命标记”的。这完全抛开了我们对所谓生命的先入为主的理解。
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDTalks
Duration:
18:31
Coco Shen edited Chinese, Simplified subtitles for Finding life we can't imagine
Chunxiang Qian added a translation

Chinese, Simplified subtitles

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