生命涌现作为一种一级相变
适应与自组织系统
2017-04-26 v3 种群与进化
摘要
众所周知，地球上的生命在演化与地质时间尺度上改变其环境。一个重要的开放问题是，这是演化优化的结果还是生命的普遍特征。在后者情况下，生命起源将与环境条件的转变同时发生。在此我们提出一个生命涌现模型，其中复制子通过有限资源供应的再循环与其环境显式耦合。该模型展现出从非生命到“生命”的动态一级相变，其中生命阶段以对复制子的选择为特征。我们表明环境耦合在该相变动力学中起着重要作用。该相变对应于复制子及其环境中物质的重新分布，由对复制子的选择驱动，随着复制子被选择表现出多样性的爆发式增长。该相变可通过复制子与其环境之间共享的互信息精确追踪。若未能成功重新分配系统资源，相变无法完成，导致生命首次涌现前可能存在许多受挫的尝试。通常，引发相变的复制子并非那些最终被选择的复制子。结果与以下观点一致：生命塑造其环境的倾向确实是复制子的普遍特征，是非生命到生命相变的特征。我们讨论了这些结果对于更广泛理解生命涌现和演化转变的意义。
引用
@article{arxiv.1503.02776,
title = {The Emergence of Life as a First Order Phase Transition},
author = {Cole Mathis and Tanmoy Bhattacharya and Sara Imari Walker},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.02776},
year = {2017}
}