为啥我们和周围生物都是对称的？研究发现：源于“信息简化”所需-

大家有没有发现，我们的身体往往是左右两半对称的，海星则是五角星对称的，甚至树木虽然自身并不是特别对称但其花朵也是对称的。这难道都是偶然？显然不是，事实上，生物学中的不对称现象似乎相当罕见，对称才是普遍规律。

问题来了，那么这是否因为生物进化更加偏爱对称性呢？在科学家最近一项最新研究中，由挪威卑尔根大学数学系教授伊恩·约翰斯顿（Iain Johnston）领导的一个国际研究小组得出了结论：的确实如此，生物进化更加偏爱对称性。

一种对称的分子结构，图片源自伊恩·约翰斯顿团队

对称结构只代表了可能形式的一小部分——至少在几何学上是如此，但对称性在生物中却无处不在。这也不仅仅是大家熟知我们的身体，我们体内的蛋白质分子在很大程度上也是对称的，通常由一系列重复、模块化的结构组成。当然，重复对称现象也经常出现在动物身上，蝴蝶如此，蜈蚣更是如此（它们是由许多重复的单元结构组成）。有人或许认为，这种“偏好”是因为美学需要，研究人员对此并不认同，他们的研究结果发现，这种生物学出现的对称仅仅因为对称结构相对于其它结构更加简单。

环蝶科，图片源自网络

伊恩·约翰斯顿认为：“我们很容易假设对称性和模块化源自自然选择，自然选择可以使对生物有益的特性变得更加普遍，因为这些特性有助于生存。然而，自然选择只能使有益的特性变得更普遍，或消除有害的特性，这会加强随机发生的突变的影响。打个比方，深色翅膀的飞蛾可能比浅色翅膀的飞蛾更难被鸟类看到，因此捕食者可能更容易忽视深色翅膀的飞蛾蛾，使更多的这种颜色的飞蛾得以生存、繁殖，并将这种特性传给后代。但这种自然选择并不会产生深色翅膀，只有发生基因突变才能发生这种情况。如果突变提供了一种优势，它更有可能在一个种群中世代延续，直到它成为该物种的共同特征。

黑色蝴蝶，图片源自网络

同样，自然选择似乎只支持对称性，因为它主要是以对称的形式进行工作。为什么蛋白质和身体是对称的，最有可能的解释不是因为对称能提供任何生存优势，而是对称、重复的形式是一开始就出现的。问题来了，是什么原因让对称、重复这种情况发生的呢？对称形式可能进化得更为频繁，然后在进化过程中持续存在，因为很显然对称形式通常比不对称形式需要更少的信息来产生。或许有些朋友还没理解，举个例：如果仅用尽可能少的话告诉朋友如何铺地板，你不会说，“在这里放方形，在这里放长矩形，在这里放宽矩形，”相反，你会说，“都放方形！”很显然，这种简化后的方法，就会得到一个高度对称的结果。

蛋白质分子，图片源自网络

伊恩·约翰斯顿团队通过计算建模来验证上述假设，通过模拟蛋白质进化，研究人员发现随机突变比复杂突变更可能产生简单的基因序列，如果这些简单的结构足以胜任工作，那么在自然选择它们就会占上风。实际上，不管是在研究人员的模拟中还是在我们生活中，具有低复杂性的高对称结构在数量上远远超过了具有低对称性的复杂结构。

新冠病毒S蛋白高清图，图片源自网络

国纳科技酱注意到，这项研究提到了无限猴子定理，并给出了新的见解。所谓无限猴子定理是来自埃米尔·博雷尔的一本于1909年出版谈概率的书籍，当中介绍了“打字的猴子”的概念，大意是：有无限只猴子用无限的时间会产生特定的文章，可以实莎士比亚的著作，也可能是《大英百科全书》。

无限猴子定理示意图，图片源自网络

从本质上讲，DNA的随机突变就像让猴子打字一样，如果有足够的时间、足够的猴子，出现一些相当巧妙的突变就是必然的。类似地，如果生物学完全依赖随机生成的基因指令（很像一只随机打字猴子那样的工作），它将生成大量简单指令，原因是这些指令出现的频率要比复杂指令高得多。

DNA示意图，图片源自网络

简而言之，就自然选择而言，当一个简单的解决方案足够用时，复杂性就变成不必要的，这很好的解释了我们和周围生物出现大量对称性的终极原因，大家对此怎么看呢，欢迎留言。#科技头条# #科普# #科学研究#

海星，图片源自网络

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