新的组装理论统一物理学和生物学来解释进化和复杂性

一个国际研究团队开发了一个新的理论框架，将物理学和生物学联系起来，为理解自然界的复杂性和进化如何出现提供了统一的方法。

今天发表在《自然》杂志上的这项关于“组装理论”的新著作代表了我们对生物进化及其如何受宇宙物理定律支配的基本理解的重大进步。这篇论文的标题是“装配理论解释并量化了选择和进化”。

这项研究建立在该团队之前开发组装理论的工作基础上，作为一种经过经验验证的生命探测方法，对寻找外星生命和在实验室中进化新生命形式的努力具有影响。

在之前的工作中，该团队根据构建分子所需的最少成键步骤数，为分子分配了一个复杂性评分，称为分子组装指数。他们展示了该指数如何通过实验测量，以及该指数与生命分子的相关性有多高。

这项新研究引入了围绕称为“组装”的物理量的数学形式主义，该物理量根据其丰度和组装指数来捕获生产一组给定的复杂物体所需的选择量。

“组装理论提供了一个全新的视角，可以将物理、化学和生物学视为同一潜在现实的不同视角，”主要作者、亚利桑那州立大学的理论物理学家和生命起源研究员萨拉·沃克教授解释道。

“有了这个理论，我们可以开始缩小还原论物理学和达尔文进化论之间的差距——这是朝着统一惰性物质和生命物质的基础理论迈出的重要一步。”

研究人员演示了如何应用组装理论来量化从简单分子到复杂聚合物和细胞结构的系统的选择和进化。

它解释了新物体的发现和现有物体的选择，允许生活和技术的复杂性特征无限增加。

该大学的化学家李·克罗宁教授说：“组装理论提供了一种全新的方式来看待构成我们世界的物质，它不仅由不可变的粒子定义，而且由通过随着时间的推移选择构建物体所需的记忆来定义。”格拉斯哥的和共同主要作者。

“通过进一步的研究，这种方法有可能将宇宙学领域转变为计算机科学领域。它代表了物理、化学、生物学和信息论交叉领域的新前沿。”

研究人员的目标是进一步完善组装理论，探索其在表征已知和未知生命方面的应用，并测试有关生命如何从非生命物质中产生的假设。

“该理论的一个关键特征是它可以通过实验进行测试，”克罗宁说。“这开启了使用组装理论设计新实验的令人兴奋的可能性，这些实验可以通过在实验室从头开始创建生命系统来解决生命的起源。”

该理论在物理和生命科学的边界开辟了许多新的问题和研究方向。总体而言，组装理论有望为生物复杂性和进化创新背后的物理学提供深刻的新见解。