DNA的底层架构2：生物如何进化？

上集视频介绍了DNA作为生物遗传信息的载体，稳定性和积累性是必要条件，这一集从DNA的复制性和变异性出发，分析遗传信息的进化方式。

生物与非生物的区别是有无生命，由于生物个体的死亡不可避免，因此生物的本能就是繁衍尽量多的后代个体，大量复制自己的DNA，以种群的方式维持生命的延续。

如果环境能够提供足够的能量与物质，生物就能不断的繁殖。但是环境中的物质和能量是有限的，生物必须努力去进行生存斗争或者去适应新的环境。1859年，达尔文在《物种起源》一书中阐述了进化论，主要思想为：1.生物发生可遗传的变异；2.生物有过度繁殖的倾向；3.由于食物和空间有限，必然产生生物与生物之间、生物与环境条件之间的生存斗争；在生存斗争中，有害变异的个体容易死亡，有利变异的个体容易生存下来并繁殖后代。

从DNA的性质而言，复制性能增加DNA的数据样本数，突变性能增加DNA的数据多样性。自然选择去除了两者产生的无效或有害的数据，保留了的有利的数据，数据经过了“物竞天择，适者生存”的筛选，才能变成遗传信息。数据只有经过加工，变成有序的排列组合，才能进化为有意义的信息。

信息能够消除混乱和不确定性，知道原来不知道的事物就是获得信息的过程。“信息熵”是信息论之父香农1948年提出的概念。信息熵是消除不确定性所需要获得的数据量，可以衡量数据的价值，单位是比特。“熵”在热力学中是衡量系统内微观粒子做“无序化”运动的程度，熵值越高，系统能量就越低，因为粒子的无序运动粒子相互碰撞抵消了能量。

比如已知8把钥匙中只有一把钥匙能开锁，每把钥匙的概率为八分之一，需要获取的信息量为3比特，当试完6把钥匙都没有打开，只剩下2把钥匙时，概率为百分之五十，此时你需要的信息量为1比特。当有人告诉你某把钥匙肯定能开锁时，它提供了1比特的信息量，概率变为百分百，熵值变为0比特，使用另外一把钥匙并不能降低不确定性，知道已经知道的信息不能降低信息熵，因为熵值不能低于0。

著名的物理学家薛定谔在《生命是什么》一书中提出：“生命以负熵为食”。生命的延续必须不断从环境中汲取“负熵”，“负熵”不仅是能量，也包括信息。遗传信息是先天决定的，DNA通过复制性和突变性积累更多的信息，通过种群进化的方式降低信息熵，但这种遗传信息的获得必须通过以生物个体死亡为代价。

人的大脑具有第二种信息存储加工的机制，能够以后天学习的方法获得信息经验。我的导师曾说“在学校时要多看书多写作，毕业后要多从工作中发现问题。”。读书学习是积累基础信息量，扩宽知识面，提高多方面的综合能力。工作是从解决问题的角度去获取信息，执行具体任务，毕竟我们获取信息的目的就是为了降低信息熵，降低了信息熵，知识才能转化为有效的行动。

这一集就讲到这里，如有疑问可在下方评论留言，在下一集中，我将从DNA的操控性出发，分析遗传信息如何控制生命的各项活动，欢迎关注！谢谢大家！