 |
 |
 |
 |
 |
 |
||
 |
 |
 |
 |
 |
| 2 | 1/1 | 返回列表 |
| 查看: 886 | 回復(fù): 1 | |||
[交流]
趙南元：轉(zhuǎn)基因與圖靈機(jī)（ZZ）
|
|
http://weibo.com/p/1001603748325437345734 本文設(shè)定的讀者對象是對轉(zhuǎn)基因感興趣的人，不包括反轉(zhuǎn)人士。據(jù)我觀察， 反轉(zhuǎn)人士對于基礎(chǔ)的科學(xué)知識所知甚少，不足以理解本文，讀本文純屬浪費時間。 魯老爺子曰：“浪費他人時間是無異于謀財害命的�！敝\財害命罪莫大焉，故此 事先聲明，勿謂言之不預(yù)也。 如果有人說：“用電鋸鋸木頭蓋房子會塌。”你信嗎？ 不管你信不信，反正我不信。 為什么不信？ 因為道理講不通。 房子會不會塌，取決于設(shè)計、材質(zhì)、加工精度等因素，與鋸子的動力種類無關(guān)。 所以，即便你在我眼前做實驗，用電鋸鋸木頭蓋了一百棟房子全塌了，我也 不承認(rèn)你能證明“用電鋸鋸木頭蓋房子會塌。”這個命題，就因為道理講不通。 同樣的理由也適用于轉(zhuǎn)基因。 如果有人說：“吃轉(zhuǎn)基因食品有害�！蹦阈艈�？ 不管你信不信，反正我不信。 為什么不信？ 還是因為道理講不通。 食品有害無害，取決于食品原料生物的性狀和加工方法。生物性狀取決于基 因，而與造就該基因的育種方法無關(guān)。 所以，就算你當(dāng)著我的面做實驗，一百個人吃了轉(zhuǎn)基因食品當(dāng)場倒斃，我也 不承認(rèn)你能證明“吃轉(zhuǎn)基因食品有害”這個命題，這也同樣是因為道理講不通。 如果上述論述對于實質(zhì)等同還嫌不夠充分，那么下面我們給出一個更強(qiáng)的證 明，稱之為“吧狗定理”。吧狗定理的內(nèi)容是：只要知道目標(biāo)基因的排序，就可 以從現(xiàn)實物種出發(fā)，通過變異選擇的傳統(tǒng)育種方法，獲得目標(biāo)基因和與之對應(yīng)的 目標(biāo)品種。也就是說，現(xiàn)在我們?nèi)绻麑Π晒愤M(jìn)行基因測序，完全掌握了其基因排 列，即使吧狗滅絕了，我們也可以用突變選擇的手段，從狼出發(fā)重新培育出吧狗。 這種可以用變異選擇得到的基因排列，當(dāng)然包括但不限于用轉(zhuǎn)基因方法可以得到 的基因序列。換句話說，所有轉(zhuǎn)基因作物，都可以用變異選擇的傳統(tǒng)育種方式獲 得。進(jìn)一步的推論是，不可能用基因測序的方法區(qū)分轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因品種。 初看起來，吧狗定理有些駭人聽聞，甚至違反生物學(xué)的常識，需要仔細(xì)的論 證。 聽眾會說，吧狗就是從狼出發(fā)通過變異選擇培育出來的，再來一次也不稀奇。 但是，吧狗的出現(xiàn)也有很大的偶然性，我們講的是一種更有把握的育種方法。何 況，這種方法可以用變異選擇的方法培育出和轉(zhuǎn)基因相同的作物品種，這就超出 靠普通的生物學(xué)常識想象的范圍了。為了實現(xiàn)這種育種，我們需要“基因選擇” 的概念。 自古以來，生物自然進(jìn)化和人工育種的原理都是變異選擇，選擇的根據(jù)是生 物的性狀。這種選擇可以稱為“性狀選擇”。在基因測序技術(shù)出現(xiàn)之前，人們育 種只能根據(jù)性狀進(jìn)行人工選擇，所以也不需要“性狀選擇”這個詞匯�；驕y序 技術(shù)的出現(xiàn)，為我們提供了按照基因進(jìn)行選擇的可能性，使得我們可以創(chuàng)造出 “基因選擇育種”這個詞匯與“性狀選擇育種”相區(qū)別。當(dāng)然，萬變不離其宗， 選擇的標(biāo)準(zhǔn)是育種者自由決定的，但它們都是“選擇”。 為了說明基因選擇如何進(jìn)行，我們還需要引進(jìn)一些有用的概念。 先介紹一下圖靈機(jī)。 圖靈機(jī)是圖靈提出的一個理論模型。由有限狀態(tài)的控制器、磁頭和無限長的 磁帶三部分組成�？刂破骺梢钥刂拼蓬^在磁帶上移動和讀寫符號，并根據(jù)讀出的 符號改變狀態(tài)。圖靈機(jī)雖然簡單，卻可以模擬一切自動機(jī)器，如今的計算機(jī)也是 它的子集。而且用圖靈機(jī)也可以模擬進(jìn)化和育種過程。 模擬育種的圖靈機(jī)是這樣的：把基因看成磁帶，磁頭可以沿磁帶移動，可以 在磁頭所在的位置左側(cè)插入一個字，也可以刪除磁頭所在位置的字并且把左側(cè)的 磁帶拉過來接上。磁頭能寫的字包括A、T、C、G四種。這些動作都不是圖靈機(jī)的 基本動作，但都是圖靈機(jī)可模擬的，使用過文字處理軟件編輯文章的人都知道這 些動作是編輯的基本動作，而文字處理器也是圖靈機(jī)可模擬的。 這是進(jìn)化和育種的一個理論模型。制造這個模型的第一個用處是可以用來定 義兩種基因之間的“距離”。為此，把上述育種圖靈機(jī)的刪除和插入統(tǒng)稱為“操 作”。顯然，一個基因序列可以通過操作變成任意其他基因序列。 兩個基因序列之間的距離是這樣定義的：兩個基因序列之間的距離是從一個 基因序列變?yōu)榱硪粋�基因序列所需的最少操作次數(shù)。 容易證明，此距離定義滿足距離公理。 距離為0意味著兩個基因序列完全相同。 顯然，兩個基因序列之間的距離不小于二者堿基數(shù)量之差，不大于二者堿基 數(shù)量之和。 有了基因序列之間距離的概念，就可以給出一個程序，從任意基因序列出發(fā)， 只使用隨機(jī)變異和選擇，得到另一個任意基因序列。 育種程序如下： 1，從原始品種出發(fā)，測出其基因序列。確定目標(biāo)品種的基因序列，計算二 者距離。 2，經(jīng)由誘變或自然突變得到下一代。 3，對下一代各個個體進(jìn)行基因測序，計算其與目標(biāo)品種的距離。 4，各個個體與前一代比較距離，將距離增大的淘汰掉。 5，如有距離為零的個體則育種完成，沒有則重復(fù)2，。 因為基因距離是有限的，所以上述讓距離逐步縮小的程序最終一定能得到距 離為零的結(jié)果。由此就證明了吧狗定理。當(dāng)然這只是個理論證明，實踐起來還有 很多具體問題。 例如，按照這個程序，理論上可以把任何生物培育成任何生物，例如，從貓 出發(fā)培育出小麥，這顯然不太可能，至少這個距離只能減少的程序會遇到問題。 很容易想到的問題是，動物變成植物不僅基因有變化，細(xì)胞本身也有變化，如果 基因突變而細(xì)胞沒有相應(yīng)變化，生物個體不太可能存活。但是，由于所有生物都 有共同的祖先，從一種生物變成另一種生物，只要沿著進(jìn)化樹上溯到分歧點，在 沿著進(jìn)化路徑，是一定可以到達(dá)的，當(dāng)然還需在適當(dāng)?shù)臅r點適當(dāng)改變細(xì)胞構(gòu)造。 不過這只是理論上的可能性，實踐會有很大困難。 盡管如此，從上面分析距離過大所引起的困難可知，在距離很小時困難也很 小。至少吧狗定理運用于轉(zhuǎn)基因時，我們可以很有把握地說，轉(zhuǎn)基因可以做到的， 用上述逐步減少距離的變異選擇育種程序也可以做到。 另一個容易想到的問題是效率問題，例如用轉(zhuǎn)基因方法育種一年可以完成的 事，用上述程序可能需要1000年，而且基因測序也價格不菲。不過這個問題無需 考慮，理論模型只用于理論證明，和效率無關(guān)。圖靈機(jī)的效率和天河二號有天壤 之別，而且至今無人制造過一臺圖靈機(jī)，但是圖靈機(jī)模型幫我們奠定了計算理論 的基礎(chǔ)。 我們說逐步減少距離的育種程序效率低也只是與轉(zhuǎn)基因相比而言，而且是在 有基因可轉(zhuǎn)的條件下。如果從計算復(fù)雜度的角度看，這個程序的算法計算復(fù)雜度 是很低的，育種時間隨基因距離成調(diào)和級數(shù)變化，增速低于線性關(guān)系，與二次方、 三次方甚至指數(shù)爆炸的情況比都是非常高效的。比起自然界的進(jìn)化，也更加高效。 我們從理論上證明了任何轉(zhuǎn)基因的結(jié)果都可以靠變異選擇的方法得到，也就 意味著區(qū)分轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因是沒有意義的。也就是說，用基因測序的方法無法 區(qū)分是否是轉(zhuǎn)基因作物。這個結(jié)論是非常違反常識的，大家會說，事實上我們現(xiàn) 在可以檢測出轉(zhuǎn)基因的存在呀。 沒錯，轉(zhuǎn)基因可以檢測，但有前提條件。首先，要檢測轉(zhuǎn)基因，必須知道被 轉(zhuǎn)的基因是什么，然后才能在基因圖譜中檢查有沒有這個基因。由于被轉(zhuǎn)的基因 大多申請了專利，基因是公開的，檢測起來比較容易，甚至可以利用該基因所產(chǎn) 生的特定蛋白質(zhì)，找到更簡單的檢測方法。但是，這些檢測，只能檢測出某個基 因的存在，卻不能告訴我們這個基因的生成過程。過去我們認(rèn)為這些基因的來路 只可能是轉(zhuǎn)基因，但是在我們業(yè)已證明可以用變異選擇的方法達(dá)到和轉(zhuǎn)基因相同 目的之后，至少在理論上無法排除這個基因是由變異選擇產(chǎn)生的可能性。 如果我們定義文章中由“復(fù)制”、“黏貼”得到的部分為抄襲，而用鍵盤逐 字敲進(jìn)去的無論什么內(nèi)容都不算抄襲，那么只看文章我們是無法辨別抄襲與否的。 當(dāng)然，變異選擇不是逐字敲進(jìn)去，更貼切的比喻是：讓猴子隨意敲鍵盤，人在旁 邊看著操縱開關(guān)，敲對了的放過去，敲錯了的擋住，效率雖低，終有一天能按人 的意愿修改成所要的文章。 (XYS20140822) |
回復(fù)此樓» 猜你喜歡
329求調(diào)劑
已經(jīng)有3人回復(fù)
-
一志愿吉林大學(xué)材料學(xué)碩321求調(diào)劑
已經(jīng)有11人回復(fù)
-
一志愿蘇州大學(xué)材料求調(diào)劑，總分315（英一）
已經(jīng)有3人回復(fù)
-
0703化學(xué)調(diào)劑
已經(jīng)有14人回復(fù)
-
320求調(diào)劑0856
已經(jīng)有3人回復(fù)
-
307求調(diào)劑
已經(jīng)有9人回復(fù)
-
288求調(diào)劑
已經(jīng)有15人回復(fù)
-
085700資源與環(huán)境308求調(diào)劑
已經(jīng)有5人回復(fù)
-
294求調(diào)劑材料與化工專碩
已經(jīng)有14人回復(fù)
-
0817 化學(xué)工程 299分求調(diào)劑 有科研經(jīng)歷 有二區(qū)文章
已經(jīng)有18人回復(fù)
Rayinchina
捐助貴賓 (正式寫手)
- 應(yīng)助: 0 (幼兒園)
- 金幣: 2875.9
- 帖子: 501
- 在線: 38.9小時
- 蟲號: 1877327
- 注冊: 2012-07-03
- 專業(yè): 常微分方程與動力系統(tǒng)
2樓2018-12-07 11:04:46
相關(guān)版塊跳轉(zhuǎn)
我要訂閱樓主 Nonsmooth 的主題更新
| 2 | 1/1 | 返回列表 |
| 最具人氣熱帖推薦 [查看全部] | 作者 | 回/看 | 最后發(fā)表 | |
|---|---|---|---|---|
|
[考研] 能源材料化學(xué)課題組招收碩士研究生8-10名 +4 | 脫穎而出 2026-03-16 | 12/600 |
|
|---|---|---|---|---|
|
|
[考研] 一志愿北京化工大學(xué)0703化學(xué)318分，有科研經(jīng)歷，求調(diào)劑 +3 | 一瓶苯甲酸 2026-03-14 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 本人考085602 化學(xué)工程 專碩 +17 | 不知道叫什么！ 2026-03-15 | 19/950 |
|
|
|
[考研] 求調(diào)劑，一志愿:南京航空航天大學(xué)大學(xué) ，080500材料科學(xué)與工程學(xué)碩，總分289分 +3 | @taotao 2026-03-19 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 0703化學(xué)調(diào)劑 +5 | pupcoco 2026-03-17 | 8/400 |
|
|
|
[考研] 一志愿南昌大學(xué)，327分，材料與化工085600 +3 | Ncdx123456 2026-03-19 | 3/150 |
|
|
[考研] 330求調(diào)劑 +3 | 小材化本科 2026-03-18 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 328求調(diào)劑，英語六級551，有科研經(jīng)歷 +3 | 生物工程調(diào)劑 2026-03-17 | 7/350 |
|
|
|
[考研] 收復(fù)試調(diào)劑生 +4 | 雨后秋荷 2026-03-18 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 299求調(diào)劑 +5 | △小透明* 2026-03-17 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 280求調(diào)劑 +6 | 咕嚕曉曉 2026-03-18 | 7/350 |
|
|
|
[考研] 278求調(diào)劑 +5 | 煙火先于春 2026-03-17 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 332求調(diào)劑 +6 | Zz版 2026-03-13 | 6/300 |
|
|
|
[考研]
 11408 一志愿西電，277分求調(diào)劑
+3
|
zhouzhen654 2026-03-16 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 東南大學(xué)364求調(diào)劑 +5 | JasonYuiui 2026-03-15 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 333求調(diào)劑 +3 | 文思客 2026-03-16 | 7/350 |
|
|
|
[基金申請]
今年的國基金是打分制嗎？
 50+3
|
zhanghaozhu 2026-03-14 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 085601材料工程315分求調(diào)劑 +3 | yang_0104 2026-03-15 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 289求調(diào)劑 +4 | 這么名字咋樣 2026-03-14 | 6/300 |
|
|
|
[考研] 266求調(diào)劑 +4 | 學(xué)員97LZgn 2026-03-13 | 4/200 |
|