智能時代的怪獸八：生物的邊界（5）

五、對生命的模擬與計算

對生命的計算機模擬起源於細胞自動機（CA），最初是由兩位數學家於1950年代所提出，表現為一個離散型的動力系統。1970 年，出現了依據CA原理髮展成的電腦遊戲（Game of Life），這是從簡單生物的整體層次進行的模擬。後來，隨著計算機能力的提高，人們開始從生化分子層次對生物進行模擬，並應用於醫藥開發等領域。

1983年美國提出了生物計算機的概念，生物計算機是以DNA分子作為「數據」，以生物酶及生物操作作為信息處理工具的一種新穎的計算機模型。它體積小、速度快、能耗低、高可靠，能還與人體無縫集成，簡直就是最理想的計算機。但是關於生物計算機的研究實際進展不大，因為其中存在著信息邊界的問題：生物計算機通過並行計算能完成人們難以想像的計算量，但是從中提取一個信息卻要花費極大的時間和能量成本。

雖然人類還無法直接操控DNA分子，讓它為我們進行計算與存儲，但人工修改與設計基因組從而得到新種類的細胞（能夠進行分裂繁殖的活細胞）這項工作最近幾年已經取得突破。2010年，美國生物學家文特爾領導的團隊合成絲狀支原體基因組，然後將其移植入另一種關係密切的細菌里，製造出他們稱為Syn1.0的合成細胞。這是在世界上首次製造合成生命，當時曾引起科學界轟動。2016年，他們在首個合成細胞的基礎上，不斷嘗試刪除其基因組中不必要的基因，最終把Syn1.0中901個基因刪除約一半，只剩下473個基因，取名為Syn3.0合成細胞。文特爾認為：要回答生命的基礎問題，唯一方法是獲得最簡單的基因組，而要達到這個目的，唯一方法可能是人工合成基因組。雖然，被修改遺傳基因的絲狀支原體只是一種極簡單的原核生物，其大小介於細菌和病毒之間，但是科學家們仍然希望將這一技術應用於改寫人類細胞，這一項目被命名為「人類基因組計劃改寫」，這將使人類基因研究從「讀取模式」轉變成為「改寫模式」。

六、生物中的異類

植物的基本特點是自養，常見的自養形式是利用光合作用將無機物（水、無機鹽和二氧化碳）製造成自己所需的有機營養物質。而有一些植物卻能夠直接捕捉昆蟲等小動物來食用，比如捕蠅草、豬籠草等植物，這種食肉的植物堪稱植物界中的異類。

動物界中的異類是一些以群體為生的昆蟲，比如螞蟻、蜜蜂。所謂以群體為生，是指這些昆蟲組成了高度有序的社會群體，離開群體的個體將無法生存，僥倖生存下來的螞蟻個體是沒有意義的，因為它無法繁殖後代（DNA無法延續）。螞蟻不存在成雙成對的小家庭，只存在工蟻、兵蟻、蟻后等分工明確的社會大群體，這個大群體被科學家稱之為「超個體」。作為超個體的行軍蟻，其侵略性與攻擊力之強悍讓人咂舌，它們不但可以輕鬆制服體型比自己大許多倍的各種昆蟲，甚至連蛇、老鼠以及移動不便的大型動物都會成為它們的食物。作為超個體的白蟻王國擁有大型的巢穴，迅速擴張的白蟻穴可以摧毀房屋和堤壩，而在非洲草原上林立的巨大白蟻丘則表明白蟻才是這個草原的原住民，白蟻丘比非洲原始部落的土房子更複雜、更堅固，一座白蟻丘的使用壽命可達幾百甚至幾千年，而最早的白蟻丘可能在兩億年前就已經有了。生物學家傾向於將白蟻劃入蟑螂家族，其實白蟻與蜂類的關係可能更近一些。蟑螂的生存與繁殖能力雖然也很突出，但蟑螂是獨自行動的，而不是社會性的。況且，蜂類跟白蟻一樣有巢穴，而蟑螂是沒有巢穴的。同樣起始於侏羅紀時代的白蟻與恐龍，恐龍早已滅絕，而白蟻王國持續繁盛了二億年，我們不禁要感嘆：白蟻的社會性帶來的生存能力是多麼強大！

鳥類和哺乳動物的個體則比較獨立，因為它們有了較發達的大腦，能夠獨立面對複雜的環境。這些高等動物的個體幼崽一般差別不大，即不會像螞蟻一樣因為分工不同造成個體體型與結構的巨大差別，它們主要是通過後天的發展獲得關鍵的知識與技能，技能的高低決定它們的社會地位高低。它們中的大部分採用小群體的生活方式，少部分則獨自生活（比如虎、熊、鷹、雕等）。小群體與螞蟻的「超個體」是完全不同的，螞蟻群體中只有一個蟻后作為內邊界，所有其他螞蟻組成外邊界，就像原子核與電子的關係。而高等動物小群體中一般存在較多的家庭或家族作為內邊界，整個群體的外邊界則比較鬆散。這些群體內的個體數量可達成千上萬，非洲草原上的角馬群數量甚至達到幾十萬頭，但在面對威脅時它們唯一的辦法是擠在一起並快速的逃跑，如果有某個倒霉鬼落單了，只能眼睜睜看著它被獵豹咬死，基本沒有同類會來救它。偶爾，我們也會看到非洲水牛母親衝出來與一頭甚至幾頭獅子決鬥，以挽救它的孩子。一頭角馬的體型比一隻獵豹還大，與雄獅差不多，如果組織起來，三頭成年角馬應該能對付一隻獵豹，如果十頭以上的成年非洲水牛相互配合，大概可以橫掃獅群了。

大型哺乳動物的群體組織是困難的，因為它們的大腦都很發達，都有豐富的記憶和感情，每個個體都會算計自己的利益。但是，它們要在生存競爭中獲得優勢，唯一的辦法是進行有效的合作。所謂有效的合作，就是明確邊界的層次以及邊界的相互關係，邊界的清晰和穩定是事物存在的基礎。所有聰明的哺乳動物都在緩慢地提升群體的組織水平、適應環境的變化，其中有一種猿類最初可能是因為偶然的基因突變獲得了一些合作的優勢，這些優勢經過大約300萬年的積累和發展，最終使這一群體成為了生物界中的最大異類——人類。