單細(xì)胞變形蟲到人類等多細(xì)胞生物

地球上的所有生命都進(jìn)行計(jì)算 - 所有計(jì)算都需要能量。從單細(xì)胞變形蟲到人類等多細(xì)胞生物，生命中最常見的生物計(jì)算之一就是翻譯：從基因組處理信息并將其寫入蛋白質(zhì)。

事實(shí)證明，翻譯效率很高。

在雜志上發(fā)表的一篇新的研究的英國皇家學(xué)會哲學(xué)匯刊，SFI研究人員探索熱力學(xué)效率的翻譯。這部作品是題為“重新概念化生命起源”主題的一部分。

要了解生命在地球上的演變，我們首先需要了解生物系統(tǒng)隨著時(shí)間的推移所面臨的限制。尚未被廣泛探索的一個(gè)限制因素是熱力學(xué)定律如何限制生物功能，以及自然選擇是否有利于具有更高計(jì)算效率的生物。

為了發(fā)現(xiàn)翻譯的有效性，研究人員開始研究Landauer's Bound。這是熱力學(xué)原理，建立任何物理過程執(zhí)行計(jì)算所需的最小能量。

“我們發(fā)現(xiàn)，生物翻譯的效率大約是絕對較低物理界限的20倍，”主要作者，SFI奧米迪亞研究員Christopher Kempes說。“這比計(jì)算機(jī)的效率高出約100,000倍。”DNA復(fù)制是生命中常見的另一種基本計(jì)算，比Landauer's Bound差大約165倍。“這不像生物翻譯那么有效，但與計(jì)算機(jī)相比仍然非常好。”

擴(kuò)大計(jì)算高級生物計(jì)算(如思想)的熱力學(xué)效率，并了解效率對自然選擇的重要性，為進(jìn)一步研究提供了具有挑戰(zhàn)性的問題。

“最終，我們希望將所有這些與計(jì)算機(jī)科學(xué)理論結(jié)合起來，”共同作者David Wolpert教授說，“不僅要將這些東西用于計(jì)算機(jī)科學(xué)，還要看計(jì)算機(jī)科學(xué)理論是否有什么可說的。我們關(guān)于細(xì)胞。“

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