和达尔文一起下围棋

“我最近特别参加了地理位置。分销，最灿烂的运动，它是与世界棋盘的棋牌。“
——查尔斯·达尔文写给C.J.F.邦伯里(1856)

我N 1938年，东京的年轻记者Yasunari Kawabata覆盖了M​​aster Hininbo Shusai和Apprentice Minoru Kitani在董事会比赛中的终极权威之间的战斗。它是竞争游戏史上六个月的历史上最长的比赛之一。在他1968年的诺贝尔奖获奖小说中受到这些活动的启发，围棋大师，川端写到决定性的时刻，“黑色有了更大的厚度，黑色的领土是安全的，大武(Kitani的笔名在书中)自己的特点转向进攻，咬进敌人的阵型，他是如此擅长。”这个策略让欧take取得了胜利。

一场非常复杂的游戏，今天已经成为人类失败的墓碑上的墓碑墓碑。（在程序alphago analipilated lee sedol之后，Go的最佳球员之一，Sedol退休，称他的对手是“无法击败的实体”。）

查尔斯·达尔文很可能是第一个从游戏的角度来理解自然的人。我想知道，如果这位会下棋的博物学家像川端康成(Kawabata)那样研究围棋，他会把这个比喻发展到什么程度。国际象棋的目标是通过消灭棋子来暴露并占领国王，而围棋的目标是通过包围敌人的棋子(称为棋子)和保护无人认领的区域来占领领土。

我们通过游戏镜头了解进化。

我认为，思考游戏策略的一些微妙之处可以帮助我们理解进化的策略特征，这是最近发表的两篇关于蛋白质进化的论文科学¹和自然²由不同的研究团队，精彩的聚光灯。与围棋的比较说明了这两项研究是如何将进化从一个主要是战术的过程提升到一个具有丰富战略可能性的过程。换句话说，他们解释了二级生物学特性，如健壮性、复杂性和进化性(即适应性变异性的增加潜力)，是如何在自然选择中与人们可能更熟悉的一级适应性特征(增加适应性)并行出现的。

特别的是，这些论文显示了这些二级特性，这些特性可以是中性的，对生物体无害的，也可以是潜在的有利的，在蛋白质中起作用。当然，蛋白质是由一个或多个氨基酸长链组成的大型折叠分子组成的。这些链通常折叠成多个不同的亚基，形成大型多单体，也称为多亚基复合物。蛋白质可靠形成的各种三维三级结构主要负责适应功能，比如暴露在特定波长的光下会发光。

健壮性、可进化性和复杂性的生物学思想与围棋中的“Gote”、“Aji”和“Seki”战术思想相似，因为它们在组合规则系统中有着共同的基础。围棋玩家学习Gote，这是一种不会带来威胁也不会被对手反击的防守走法，以及Sente，这是一种需要对方反击的进攻走法。像Kitani这样的优秀玩家意识到，使用Gote创造一个“Thick”，或不可攻击的领土是在未来创造一个有效的Sente的最可靠方法之一。关键是在董事会的位置上建立Aji，或潜在的机会或潜力。Seki描述了一组不能被修改的石头(棋盘上的棋子)，因为任何放入组中的石头都会被捕获。

自适应演化的历史已被归因于诸如截图的历史 - 一种不可漫游的战术移动序列。这有时通过零和游戏的想法或最具适应性的最大“生存”的想法捕获，其中一种自适应基因型或生物房屋的基因，以成本为所有其他基因的利益。并且每个新的有利突变将胜利的基因组移动到其峰值的健身景观。

这种相当简单的进化概念，在精神上更接近于井字游戏，而不是丰富的国际象棋和围棋，在过去的几十年里受到了挑战。进化不仅通过直接的竞争优势(Sente)进行，还通过无害的基因突变(Gote)等中性过程，建立健全的表型(Thickness)，从生物体的基因与环境的相互作用中发展出来。从新的中性变异中可以得到全新的潜在变异(Aji)。许多特征一旦形成就无法改变(Seki)，这是进化的相互依赖的结果。

C尽职尽责的科学纸．研究人员贾峥、郭宁和安德烈亚斯·瓦格纳(Andreas Wagner)着手确定自然选择如何通过一个适合度最大化的过程，间接地增加进化能力，即一种元进化。为了做到这一点，他们在细菌中植入黄色荧光蛋白大肠杆菌到不同的选择强度。

在实验的第一阶段，他们放置了三个不同的黄色荧光种群大肠杆菌要么是强选择，要么是弱选择，要么是没有选择。强选择相当于光学分选和繁殖到下一代只有前20%的绿色荧光生物体。在弱选择条件下，研究人员繁殖了所有的绿色荧光生物，包括最弱的。不进行选择仅仅意味着不考虑它们的荧光，随机向前繁殖种群。

在第二阶段，郑和他的同事们在所有三个种群中施加了相同的选择压力，以便让它们朝着增加绿色荧光的方向进化。他们发现，相对于弱选择或无选择，第一阶段的强选择导致第二阶段朝着绿色目标更快的进化。

这是奇怪的。有人可能会假设强选择消除了可能有助于进化的可变性，而弱选择允许中性变异的积累。研究人员发现，强选择能够促进可折叠性提高突变的积累，其中一些突变增加了蛋白质的突变健壮性，提供了对有害突变的保护。

强烈的选择，有利的可折叠性，实际上是“健身景观”奉承。平坦的景观是邻近突变具有大致相同的健身（因此没有局部梯度）的横向。并且平坦度允许更大的变化，因为没有突变脱位所有其他突变，从而授予基因型来更快地“发现”绿色荧光基因型的机会。

自适应演化的历史已被归因于诸如截图的历史 - 一种不可漫游的战术移动序列。

换句话说，这是一种进化的Sente。郑和他的同事实际上使用了选择来消除弱结石的基因类似物(较少的黄色荧光蛋白)。这使得Gote移动(中性或无害突变)积累并构建Thick群(弱绿色荧光蛋白连接网络)，这些新形成具有显著的Aji(进化性)。

这些连接的石头和基因型的更大的可进化的结构是最终胜利的关键——因此一个领域被一个玩家控制，在这个例子中是强绿色荧光蛋白。正如郑和他的同事们所写的那样，他们对这些黄色荧光蛋白进行了一轮又一轮的定向进化，以“证明自然选择本身可以为达尔文的进化创造成功的条件”。

Georg Hochberg和他的同事，在他们的自然纸他还研究了蛋白质的进化——不是在实验室，而是通过系统发育重建，即利用基因型来推断祖先蛋白质的谱系树。他们感兴趣的是，对许多蛋白质复合物来说，多个亚基没有功能价值。通过分析类固醇受体及其与水环境界面的进化，他们假设疏水棘轮(倾向于疏水氨基酸取代)和疏水氨基酸暴露于界面的有害后果的组合，会产生大量的多亚基受体蛋白。回归到单体构型，或残留物暴露在水中的形状，将倾向于通过净化选择，针对不适应变异的选择来消除。这样分子复合物就被牢牢地固定住了。

围棋中的许多组也是如此。在敌对石头的界面，Seki被生成(疏水界面)，因此没有任何东西可以改变，除非玩家付出代价(净化选择)。因此，董事会开发了一种既能反映竞争收益又能反映冻结事故的复杂性。

1975年，诺贝尔奖获奖的化学家曼弗雷德·埃格森和他的合作Ruthild Winkler建议我们通过镜头镜头了解。灵感来自赫尔曼黑森州的外观小说的Go样格子，玻璃珠比赛， Eigen和Winkler写道:“游戏是一种自然现象，从一开始就引导着世界的进程。在物质的形成过程中，在将物质组织成有生命的结构中，在人类的社会行为中，这一点都很明显。”俄罗斯国际象棋大师鲍里斯·斯帕斯基(Boris Spassky)可能会惊讶地发现，他所说的“国际象棋就像生命”超越了这个比喻。

David Krakauer是新墨西哥州圣达菲研究所的总统和William H Miller复杂系统教授。他研究地球上智慧和愚蠢的进化。他是SFI星际计划的创始人，也是SFI出版社的出版人/总编。他最近的一本书是经过编辑的，世界隐藏在眼前。

参考文献

1.郑建军，郭乃平，王志强，等。基因选择通过增强突变稳健性和可折叠性来增强蛋白质的进化性。科学370.，EABB5962（2020）。

2.G.K.A业务,et al。疏水性棘轮根系分子复合物。自然588.，503-508（2020）。

主导图像:Zerbor / Shutterstock