赵南元:转基因噩梦乃人为编造(第3页)
这是进化和育种的一个理论模型。制造这个模型的第一个用处是可以用来定义两种基因之间的“距离”。为此,把上述育种图灵机的删除和插入统称为“操作”。显然,一个基因序列可以通过操作变成任意其他基因序列。
两个基因序列之间的距离是这样定义的:两个基因序列之间的距离是从一个基因序列变为另一个基因序列所需的最少操作次数。
容易证明,此距离定义满足距离公理。
距离为0意味着两个基因序列完全相同。
显然,两个基因序列之间的距离不小于二者碱基数量之差,不大于二者碱基数量之和。
有了基因序列之间距离的概念,就可以给出一个程序,从任意基因序列出发,只使用随机变异和选择,得到另一个任意基因序列。
育种程序如下:
1,从原始品种出发,测出其基因序列。确定目标品种的基因序列,计算二者距离。
2,经由诱变或自然突变得到下一代。
3,对下一代各个个体进行基因测序,计算其与目标品种的距离。
4,各个个体与前一代比较距离,将距离增大的淘汰掉。
5,如有距离为零的个体则育种完成,没有则重复2。
因为基因距离是有限的,所以上述让距离逐步缩小的程序最终一定能得到距离为零的结果。由此就证明了吧狗定理。当然这只是个理论证明,实践起来还有很多具体问题。
例如,按照这个程序,理论上可以把任何生物培育成任何生物,例如,从猫出发培育出小麦,这显然不太可能,至少这个距离只能减少的程序会遇到问题。很容易想到的问题是,动物变成植物不仅基因有变化,细胞本身也有变化,如果基因突变而细胞没有相应变化,生物个体不太可能存活。但是,由于所有生物都有共同的祖先,从一种生物变成另一种生物,只要沿着进化树上溯到分歧点,在沿着进化路径,是一定可以到达的,当然还需在适当的时点适当改变细胞构造。不过这只是理论上的可能性,实践会有很大困难。
尽管如此,从上面分析距离过大所引起的困难可知,在距离很小时困难也很小。至少吧狗定理运用于转基因时,我们可以很有把握地说,转基因可以做到的,用上述逐步减少距离的变异选择育种程序也可以做到。
另一个容易想到的问题是效率问题,例如用转基因方法育种一年可以完成的事,用上述程序可能需要1000年,而且基因测序也价格不菲。不过这个问题无需考虑,理论模型只用于理论证明,和效率无关。图灵机的效率和天河二号有天壤之别,而且至今无人制造过一台图灵机,但是图灵机模型帮我们奠定了计算理论的基础。
我们说逐步减少距离的育种程序效率低也只是与转基因相比而言,而且是在有基因可转的条件下。如果从计算复杂度的角度看,这个程序的算法计算复杂度是很低的,育种时间随基因距离成调和级数变化,增速低于线性关系,与二次方、三次方甚至指数爆炸的情况比都是非常高效的。比起自然界的进化,也更加高效。
我们从理论上证明了任何转基因的结果都可以靠变异选择的方法得到,也就意味着区分转基因和非转基因是没有意义的。也就是说,用基因测序的方法无法区分是否是转基因作物。这个结论是非常违反常识的,大家会说,事实上我们现在可以检测出转基因的存在呀。
没错,转基因可以检测,但有前提条件。首先,要检测转基因,必须知道被转的基因是什么,然后才能在基因图谱中检查有没有这个基因。由于被转的基因大多申请了专利,基因是公开的,检测起来比较容易,甚至可以利用该基因所产生的特定蛋白质,找到更简单的检测方法。但是,这些检测,只能检测出某个基因的存在,却不能告诉我们这个基因的生成过程。过去我们认为这些基因的来路只可能是转基因,但是在我们业已证明可以用变异选择的方法达到和转基因相同目的之后,至少在理论上无法排除这个基因是由变异选择产生的可能性。
如果我们定义文章中由“复制”、“黏贴”得到的部分为抄袭,而用键盘逐字敲进去的无论什么内容都不算抄袭,那么只看文章我们是无法辨别抄袭与否的。当然,变异选择不是逐字敲进去,更贴切的比喻是:让猴子随意敲键盘,人在旁边看着操纵开关,敲对了的放过去,敲错了的挡住,效率虽低,终有一天能按人的意愿修改成所要的文章。
“怀疑探索者”有话说:
赵南元,1946年生,毕业于清华大学自动控制系,1994年任清华大学教授,主持过多项国家自然科学基金及其他基金项目,专着《认知科学与广义相对论》获得第九届中国图书奖。其父是清华大学副校长、数学教育家赵访熊。2012年,赵南元担任互动百科科学顾问。2020年10月19日,不幸因病逝世。
赵南元是我走上科普道路的第一领路人,多年前我在科普媒体科学公园网站上偶然看见一篇赵南元先生的《“科学主义”是一顶用谎言编织的帽子》,当时就叹为观止,没想到中国还有思想性这么高的知识分子。赵南元教授对我帮助很多,对我的很多文章都予以点评和鼓励,给予了很多指导意见。我个人的意见认为,仅论思想水平,我个人认为,赵南元是中国改革开放50年以来第一科普作家。
现在迷信思想是社会风气的主流,我们的科普工作,面临着严峻的挑战,希望中国多一些赵南元教授的人,不要画地为牢!