发卡(Stem-loop)
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“啪——” ,敲下回车键后,侯米一口气喝光杯里剩下的可乐。尽管因为冰块早已融化,可乐味道变淡不少,但他仍感觉到十足的畅快。
终于搞定了这个突然出现的 bug —— 在这款名为《进化轮(The Evolving Cycles)》的生物进化模拟游戏里,用户创造的“虚拟生物”在多轮进化以后,原本用来作为用户标记的“基因水印”序列,出现了不少突变,导致“虚拟生物”一旦进入“公共进化池”,就再也找不回来了。
不知不觉已是清晨5点,太阳稍稍冒了个头。
刚合上电脑,打算好好睡一觉,侯米就收到一条语音消息:“米哥,我北京时间早上6点到10点都有空,你随时都可以过来。”
“emmmmm,ok,我这就过去。” 忍住想骂人的心情,侯米简单收拾了一下,便带着电脑,往地铁站走去。
给他发消息、并亲切称呼他作“米哥”的,是他从本科时候起的好友——魏吉,因为比他小一岁,所以就一直叫他“米哥”了。
魏吉现在是一位遗传咨询师,也是《进化轮》这款游戏的科学顾问。气人的是,因为最近的合作对象主要是南半球的客户,所以魏吉的作息也相应地改成了大洋洲时间,每天“早睡早起”;这对魏吉刚怀孕数周的妻子倒是不错,但大多数时候都是半夜工作的侯米却是叫苦不迭,可谁让这位老友是游戏重要的科学顾问呢,只得依着他的时间来了。
0.1
经过一个多小时的路程,侯米终于来到魏吉家里,正碰上出门去工作的魏吉妻子给他开了门,然后就轻车熟路地走到书房。
正盯着屏幕,托腮思考的魏吉,还没发现已站在他面前的侯米。
直到侯米打了个响指,被吓一跳的魏吉才匆忙关掉电脑屏幕,俩人一块去客厅的沙发坐下。
魏吉一边打开外卖软件,一边问道:“怎么样?这次的 bug 解决的还顺利吗?”
“别提了,刚刚忙完,昨晚一夜没睡。”侯米重重地靠在沙发背上,“感觉还是上次版本更新的问题,你当时说要更真实地模拟生物状态,我们就花了不少时间,写了一个会自动生成遗传序列突变的程序,突变率也大概控制在和自然界差不多的水平,还能够随着环境改变有些微小变化;相对应的,我们还强化了基因编码的数据库读取。确实,用户反馈说有‘自然选择’那味了,也有时候会突变出不少好玩的性状。”
“是吧,这才算得上是稍微触碰到真实‘进化’的皮毛了。”魏吉把手机递给侯米,“你看看你要喝啥?”
“嗐,你也别高兴的太早,昨晚的 bug 还不就是因为这个。”侯米的指尖在手机屏幕上滑了滑,“就超大杯冰美式吧,再加一份意式浓缩。”
接过侯米递回的手机,魏吉输着支付密码,确认了订单。
看着魏吉放下手机,侯米打开了笔记本电脑,登陆进游戏后台,然后把屏幕转向魏吉,说道:“烦人的是,我们忘记突变还可能出现在‘水印’上了。”
“水印?”魏吉有点困惑。
侯米接着说道:“前两个月你不是忙吗?我们就自己想办法搞了这个系统。为了增加可玩性和玩家之间的交互,用户可以把自己创造的生命放进‘公共进化池”,这样,环境因素或者生物与生物之间的相互作用,也能够影响进化的进程。每个用户的生物基因里头,都有一段专属的水印序列,后台就能够帮忙进行匹配,所以就算生物变了个样,也能很快认领、找回。”
“哦哦哦,懂了。”魏吉咬着拇指的指甲,“‘水印’一旦突变,玩家的生物就相当于弄丢了。”
侯米敲了敲键盘,点开了他昨晚的修订记录,然后说:“对的。你看,虽然昨晚我们凭着用户遗传序列库的历史记录,给那些为数不多的丢失用户找回了他们的生物,但这样效率太低,以后要是用户多了,再出现这种情况也不是个办法。你觉得有什么好的解决方案吗?而且是不违背进化规则的那种。”
“这个其实好办,把‘水印’调整成‘突变致死’的基因就好了。”魏吉推了推鼻梁上的眼镜,“只不过说着容易,但要实现的话,你们的工作量应该不小。”
“突变致死?”侯米想了想,“就是说让‘水印’序列承担一个对生物来说至关重要的作用,只要突变就死亡,然后用户端显示的生物,就还是上一代没有出现突变的那个?感觉可行啊。”
魏吉顿了顿,说道:“确实可行,但是实际做起来就没那么简单了。首先你还是得确保每个用户的”水印“序列是独一无二的吧,如果以后用户数量比较多,你就很难找到那么多不一样的‘突变致死’基因;其次,自然界的突变有很多都是‘无义突变’,也就是说,即便突变了,也对于后面编码产生的蛋白质没什么影响,也就算不上‘致死突变’了。”
“还会这样呢??”侯米边说着便退出了游戏后台。
“对呀,你忘记以前高中学的密码子表了?DNA转录到RNA以后,三个连续的碱基对应一个氨基酸,但生物通常有 ATCG 四种碱基,所以排列组合就是64种组合,但是常见的氨基酸就20种,所以有很多‘密码子’会表达相同的氨基酸,如果出现这些密码子之间的突变,也就是 ‘无义突变’了。”魏吉回答道,“不仅如此, 真实情况下,用来配对氨基酸和密码子的转运RNA(tRNA)有时候没那么精准,会发生所谓‘摆动性’的情况,‘无义突变’也就更多了。”
“好吧,生命也太麻烦了……”侯米显得有点无奈,右手食指不断敲击着笔记本的 C 面下沿,突然眼睛一亮,“那如果这样呢?在每个水印前面加上一个短的先导序列,然后根据这个先导序列,给后面的水印序列一个独特的编码系统,这样就能解决‘突变致死’基因比较少的问题了。”
魏吉忍不住大笑:“哈哈哈哈,那你这个先导序列突变率怎么办?这不是走进了一个死循环吗?”
“噢,也是……”侯米显得有些丧气,“看来这个‘突变致死’的办法可能行不通了,你还有什么其它招吗?”
魏吉低头看了看咬过的右手大拇指,丑的有点儿不像话。突然他猛地抬起头,可以明显看到透过眼镜,眼睛里放出来的光:“我想到一个大胆的想法,只不过你和你们公司的程序员可能要不开心了。”
0.2
“你先说说看,我再评估一下可不可行。”侯米又兴奋又无奈。
魏吉笑着说:“就是可能得把你们的水印系统换个底朝天。”
紧闭嘴唇,咧着嘴的侯米用力咽了咽口水。
看他没说什么,魏吉便接着说:“既然又不想破环自然规则,又想水印保持超自然的稳定和保守性,那就用一个自然界没有的复制方式。你知道‘中心法则’吧,就是 DNA 能够自我复制,然后 DNA 转录 RNA,RNA 翻译蛋白质的基本通路。后来很多研究不断补充,就有了 RNA 的自我复制,RNA 逆转录成 DNA。但是蛋白质反向翻译成 RNA 或 DNA,以及蛋白质的自我复制暂时还没有,或者说还没被发现。”
侯米插了句嘴:“我记得不是有个叫做朊病毒(Prion Virus)的吗?”
“对的,但也稍微有点点不同。正常的朊病毒蛋白(Prion Protein,PrP)其实是我们细胞里面编码出来的产物,会存在细胞膜上,而且现在已经找到了编码它的DNA 序列,就在人体细胞第20号染色体的短臂上。如果正常朊病毒蛋白(PrPc)的结构发生改变,在 α-螺旋以外还出现了大量 β-折叠,它就变成具有感染性的朊病毒(PrPSc),能够进一步改变接触到的正常朊病毒蛋白的构象,实现传染和复制的目的。”
“哦哦哦,所以它其实只是改变结构,然后再影响功能。感觉就像你以前和我讲过的‘分子伴侣’?”侯米抬起腿,盘坐在沙发上。
魏吉瞟了眼侯米被染得五颜六色的白袜,边笑边说:“也不完全是,朊病毒可能要复杂得多。有一些学者认为它可以通过序列,一个一个单元地自我复制,只不过有人认为可能是通过逆翻译和逆转录,甚至有人觉得可以直接在氨基酸水平上进行复制。”
“有意思。”侯米直了直身子。
“你们就可以用这后面一种假说,虽然目前还没有确定的证据,但可以参照 DNA 的复制编一个。因为目前你们只做细胞生物,所以可以在最开始单细胞的时候,就给每个用户的细胞里加入一个作为‘水印’的氨基酸序列,然后用一个独立的、不会出错的氨基酸复制系统,专门用来保证‘水印’在进化过程中的保守性。”魏吉越说越兴奋,“这个‘水印’多肽不需要有什么具体功能,但要注意不影响其它各种细胞活动。”
“等等,等等。”侯米赶忙打断说到兴头上的魏吉,“难道这个复制系统不会碰到之前说的那个‘死循环’吗?”
“可以避免的,我们可以直接把氨基酸复制系统放在‘水印’里,中间加上一个可以自剪切的短肽就好了。”魏吉似乎丝毫不在意侯米泼的“冷水”,“而且不仅仅是细胞生物,其实大部分病毒也可以用这个‘水印’标记,除了极少数没有任何衣壳或囊膜的病毒以外,这种‘水印’模式应该都是合理的,且不会有所影响,而且不管是 DNA 还是 RNA 作为遗传物质都是可行的。甚至你们还可以开辟一个生物进化的新模式,试试从氨基酸作为生命最初的形式,开始进化和演化的过程,这太酷了!这可是和现有的假设和认知都完全不同的东西!”
“听起来真的可以,我这就在公司的代码群里说一下,布置个任务,晚上具体计划方案。”侯米的手指在键盘上快速的敲击着。
“如果能够基于氨基酸作为生命最基本的单位,那生命的多样性可能会更加丰富,也会更加复杂。要知道,常见的氨基酸就有二十多种,再加上各种各样罕见的,还有无穷无尽的修饰类型,那生命得有多少种形态呀!”魏吉说着便直接站了起来,他的兴奋程度好像有点出乎侯米的意料,他好像很久都没见过这么他这么激动的样子。
“呱~呱~呱~~”铃声伴随着振动传递到茶几的声音,魏吉的手机响了,显示的是一个没有存过联系人的陌生号码。魏吉身体抖了一下,似乎是被吓到了一样。只不过这时的侯米还在专心盯着屏幕,和程序员同事们交流着,并没有察觉到魏吉的异样。
0.3
滑动屏幕接通电话,原来是外卖到了,魏吉暗暗叹了口气,径直走到玄关,开门接过骑手手中密封严实的棕色纸袋。魏吉脚步沉重地走回客厅,从纸袋里取出表面还带着细小水珠的大号塑料杯,插上了吸管,放在侯米面前。
“终于交代清楚了,这个月应该能上线新的‘水印’系统。就是还得安排一部分人,手动消除现在的 DNA 水印偶尔出现的 bug 。”用力吸了一大口咖啡,侯米发出一声惬意的嘬嘴声,“一下子就不困了,唯一美中不足的就是纸吸管。”
魏吉缓缓坐下,身体略有些僵硬,双目无神地不断搅动着吸管。
侯米这才注意到他身上的异样,打趣地问道:“怎么了?别激动哈,就算这次你给了这么好的点子,咨询费也不会变多的。”
“没事没事,只是觉得自己这个想法挺天才的,哈哈哈哈。”魏吉先前兴奋、激动的情绪全无,声音听起来还略微有些颤抖。
这些细节侯米都看在眼里,但既然他说没事,就不好意思再过问,便岔开话题:“你觉得《进化轮》以后还可以怎么发展?”
魏吉好像听见了,又好像没有听见。
于是侯米接着说:“你刚刚说这个水印系统在病毒里也没问题,但病毒不形成细胞结构,也就没法往多细胞生物的方向发展,再加上它们进化的速度也和其他细胞生物完全不同,我们需要单独开设一个病毒的世界吗?那会不会降低用户体验和社交属性了?”
吸了一口手中的冰拿铁,魏吉似乎开始缓过神来,说到:“倒也不是,病毒虽然自己不能进化成为细胞生物、以及更高等的生命形式,但它可以侵染细胞生物、甚至整合到细胞生物的基因组里,有很多种和操控细胞生命的玩家之间交互的方式。其实有了病毒的参与,进化才会更加逼近真实世界的样子。而且因为病毒生命周期短、进化快,而且遗传物质不局限于 DNA,还可以是 RNA,可玩性和趣味性肯定大大增加了。就是给你们后台的压力也变大了不少。”
“可行性暂且不说,病毒对进化真有这么重要吗?难道人类在演化中的出现也得靠病毒?”侯米感觉这个说法有点悬乎。
“基本上可以这么说吧,虽然很多理论都还没有特别殷实的证据,但是有不少人相信我们细胞里面一些重要的细胞器,其实就是很久以前入侵的病毒逐渐演变而成的;比如线粒体,专门用来给细胞提供能量的,它里面就有能够自己复制的 DNA 序列,能够编码一些蛋白在这个细胞器里面使用,是不是感觉很像一个‘病毒’?”
“有点意思,我记一下。”侯米随即在电脑上新建了一个备忘录。
魏吉看着认真记录的侯米,便继续说:“叶绿体也是,也包含了能够自己复制、编码的 DNA 序列,然后在光合作用中发挥作用。前些日子,我还看到说有研究认为,人类的胎盘其实是远古时期整合在细胞里的一些病毒表达产生的,这种说法似乎解释了为什么胎盘有时候会引发孕妇的免疫反应,但具体还有很多问题没弄清楚。要不这样吧,我回头再仔细查一查,整理一下相关的资料,一块打包发给你,现在口头说也说不完,还难免会有错误。”
“好啊,太好了!感觉未来一年的工作量都被你承包了。”侯米半开玩笑地回答。
魏吉笑了笑,但很快,他眼里闪烁着一丝神秘和久违的兴奋:“除了这个,关于游戏未来的可能性,我其实还有一个很天马行空的想法,你想听吗?”
0.4
“说呗,看来你是要给我制定一个五年计划了。”侯米双手交叉,撑在脑后。
“你说在游戏发展到后期,我是指很靠后的时候,已经出现了类似人类、拥有高级智慧的生命,他们是不是可以试着从头再开始创造生命,然后控制进化的进程。既然是游戏,你们应该可以设计一些现在还做不到的东西,感觉会很有趣,而且说不定很有价值。”魏吉看着侯米,似乎有些期待。
侯米的头枕着双手,有节奏地敲击着沙发靠背,“你说的有点太跳跃了,让我捋一捋。之前我看过,有人在那个游戏,‘我的世界’里面创造出了一台计算机,还能够正常的开机编程,写一些游戏。所以,你的想法也差不多?让进化后的生命创造生命,再去进化。‘进化套娃’?”
“基本上是这个意思,你举的这个例子太合适了。他们是在计算机世界里创造计算机,然后再构建新的计算机世界;我的想法是在生命进化的世界里,创造新的生命进化,而且是用生命本身的方式。”魏吉边说边乐。
侯米抽开双手,后脑勺直接撞在靠背上,抬头看着天花板,说道:“我以为我懂了,但是我没有。”
“哈哈哈,我想想怎么解释比较合适。”魏吉再次咬起了手指,“你可以把生命和你最熟悉的计算机类比,它们都能够储存信息、读取信息,然后执行信息包含的一些指令;但区别是,计算机用的是人为创造的计算机语言,而生命使用的是遗传信息。”
“嗯嗯,你继续。”侯米坐了起来。
“如果把运行‘我的世界’这个游戏的计算机级别设定为‘0’,那这个游戏里面出现的计算机级别就是‘-1’。那如果把我们这些生命存在的世界级别设定为‘0’的话,那……”
魏吉话还没说完,侯米便抢着说道:“《进化轮》里的生命世界级别就是‘-1’。”
魏吉摇了摇头,解释道:“不不不,不对。这个游戏虽然是在模拟生物进化,但是它的底层信息还是以计算机语言形式存在的,只有使用相同的信息处理法则,在能够进行’世界级别‘的加减。也就是说,如果人类通过合成之类的方式,创造出能够自我复制的物质,或者说初级的‘生命’,那这个‘生命’的世界级别就是‘-1’。”
“我想我大概懂了,那《进化轮》里的世界级别可能顶多算个‘i’吧,虚数,哈哈哈。”侯米挠了挠头,“只不过你说的这个,确实很复杂,而且工作量也很大,我得好好花时间琢磨一下,不一定能够实现。”
魏吉笑着说:“我也就是突然想到,是有点异想天开了,你也别勉强。”
“没事没事,很有意思,而且很重要。原本我以为这个游戏就这样了,以后只是日常维护一下,但听你这么说,可以玩的还挺多的,未来还可以开发各种低级别的世界。”侯米一脸认真的说着。
“其实这个构想从另一个角度来看,挺疯狂的。”魏吉看到侯米把他的想法当回事了,就多说了一些:“如果我们所处的世界级别是‘0’的话……”
侯米接过魏吉的话,抢着说:“是不是有可能存在更高级别的世界,也就是‘+1’的世界?”
0.5
“也不是没有这个可能,这个世界上我们不知道的事情太多了,尤其和生命有关的事情。”魏吉点点头,接着说:“你想呀,地球上的生命历经好几次诞生、进化和毁灭,是不是就像你玩游戏一样,失败了就重来,第二次可能比第一次玩的好一点。”
“可能我们的世界也只是一个储物柜而已,哈哈哈哈。”侯米说完就笑了起来。
“哈哈哈哈哈哈~”魏吉也应声大笑,“就和我们以前看过的《黑衣人》一样。”
侯米又喝了一大口咖啡,被子几乎快要见底了,然后说:“你是不是还想说,这个高级别世界的想法,还能解释很多世界上的未解之谜。”
“对呀,比如生命是怎么来的?比如遗传物质为什么是 DNA?比如 DNA 到蛋白质之间为啥要有 RNA?……”魏吉似乎一下子打开了话匣子,想要滔滔不绝的来个贯口一般。
“打住,打住。”侯米连忙打断他,“你这么说,可以说好几天。”
“可能还不止,哈哈哈哈。”魏吉无奈地把嘴边的话都憋了回去,喝了口咖啡。
“就算像你说的,有更高级别的生命在操纵着我们的世界,那我们也没法证明呀。就像我们能够对游戏里的角色发出指令,进行修改,他们也不能主动和我们沟通。”侯米双手抱拳,继续说道:“你这就是钻了逻辑上的漏洞,因为也没办法证伪来反对你这个说法。”
魏吉又咬起了手指,陷入了沉默。
侯米也没说话,享受这难得的宁静。
0.6
叹了口气,魏吉推了推鼻上的镜框,开口说:“如果我说,可能找到了和他们沟通的方法呢?”
侯米的五官几乎缩在一块,不用开口就能看得出他的疑惑。
“你有没有觉得,病毒和我们熟悉的动物、植物,甚至是细菌都很不一样?它可以说是生命,但在我看来,它们更像是工具。如果操作对象是细胞生物,你可以用病毒做到很多事情。最基本的,可以用各种病毒去消灭一种生物;除此以外,还有很多更加高级的做法,例如让病毒潜伏在细胞里,长时间监视这种生物;又或者是让病毒嵌合进入基因组,或者修改、修饰基因组,进而对这个生物发出指令,让它做出相应的变化,就像你们编写计算机程序一样。”魏吉这一段话说的很紧凑,似乎是刻意不给侯米插嘴的机会。“但不同的是,你们编写的程序还没有发现自己是一串串代码的表现,但我们现在掌握了生命的编码语言,就差打开那扇和更高级别世界交互的门了。”
带着惊愕的口吻,侯米问道:“所,所以,你找到这扇门了?”
“可能是,也可能不是。但即便是,我也还打不开这扇门,顶多是敲一敲。”魏吉的声音低沉了下来:“我最近收到了一个疑似问候的信息,只不过还不确定是不是来自这个更高级别的世界,又或者只是有人在恶作剧也说不定。”
“这个信息具体是什么?你是怎么收到的?不可能是短信或者邮件吧?”侯米越发感到不解。
“说起来有一点点复杂,我尽量简化一点来讲。”魏吉的手指不断摩挲着下颌,“不知道你有没有听过生物界的一句玩笑话——‘遇事不决,肠道菌群’,主要是说现在不少研究都认为人身上的各种现象都和消化道里面的微生物有关系。甚至还有人觉得,肠道微生物的重要性堪比大脑,能在生理和心理层面同时对人造成影响。”
侯米觉得话题的跨度有点大,连忙追问:“所以呢?这和你接收到信息有啥关系?”
“我最近就正好在处理这方面的数据,分析一些肠道微生物宏基因组的序列。原本是想看看和不同疾病之间发生的相关性,但却发现了一些诡异的事情。虽然微生物的多样性有不小的差异,但不论是来自南半球的样本,还是我们本国的样本,都无一例外地出现了一个很罕见的结构——原本双链的 DNA 基因组,其中一条链多出了一小段。因为两条 DNA 链的其他部分还是正常配对,所以这一小段就会凸出来。不仅如此,这凸出来的一小段首尾也能够相互配对,就像叠起来了一样,展现出来的二级结构就类似一个长长的发卡。”魏吉继续低声说道。
可能是听得太过专注,也可能是听得有点懵,侯米眼睛盯着魏吉,但嘴唇一直吮吸着杯中所剩不多的咖啡,不时发出吸到冰块时特有的声响。
“事实上,类似的发卡结构在生物体里面十分常见,但这个发卡也太长了,长到有点不真实,并且序列高度稳定,所以我猜测这个多出来的发卡序列,可能是某种病毒在这些肠道微生物基因组里留下的痕迹。”魏吉也喝了口咖啡,然后说道:“这个折叠的转角处,会有一些没法和其他序列配对的碱基,它们在转角处会形成一个小环,最神奇也最诡异的事情就发生在这个小环上。其他同行手里的数据无一例外都显示,这个小环的序列是‘TTTTTTTTT’,但我手里的每一份测序结果都不是这个,而是‘CAC ATA ATG AGA TGG GAA ATT’。”
侯米立即抛出一连串问题:“这个序列有什么特殊的含义吗?那要怎么解读呢?翻译成氨基酸?”
“对,如果翻译成氨基酸,并用单字母代码表示的话,就是‘HI, MR. WEI’。”说完,魏吉倒吸了一口凉气,“但这也有点不真实,同时也还有很多奇怪的地方,这个序列是怎么出现的?如果是用病毒作为工具,病毒又是怎么来的?是怎么进入肠道菌群的?太多问题都没办法解释了。”
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“现在又多了一个。”双眼瞪得巨大的侯米,将手中只剩冰块的杯子举到魏吉面前。
里面居然有一个,发卡……