生活有多种形状和大小，但所有生物通常至少具有一个共同的特征：对称性。请注意，左半如何反映宠物的右侧或径向排列
生活有多种形状和大小，但所有生物通常至少具有一个共同的特征：对称性。
请注意，您的左半如何反映花瓣或海星手臂的花瓣的右或径向排列。即使在微观水平上，这种对称性仍然存在于许多微生物的近乎球形形状或不同蛋白质的相同亚基中。
生物形式中的丰富对称性引发了一个问题，即对称设计是否提供了优势。任何工程师都会告诉您他们这样做。对称性对于设计模块化，可靠的零件至关重要，这些零件可以组合在一起以创建更复杂的结构。想想乐高积木以及如何轻松组装它们以创建几乎任何东西。
但是，与工程师不同，Evolution没有远见的礼物。一些生物学家认为对称性必须立即提供选择性优势。但是，对称性可能提供的任何适应性优势本身就不足以解释其在跨尺度和小规模的生物学上的普遍性。
现在，基于算法信息理论的见解，一项在自然科学院论文集中发表的一项研究表明，可能存在非适应性解释。
信息和进化
核酸和蛋白质是信息携带分子。他们不仅携带有关如何建立生物体的信息，而且还提供了如何发展的信息。许多理论家将信息称为生命的货币。关于信息和进化，物理学家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）说，生命的起源是信息处理系统的起源。
从一代到另一代的信息的忠实复制对于生活的连续性至关重要，而过程中的错误（即突变）对于生命而言是必要的。信息还指导哪些特征发展？在信息理论中，Kolmogorov的复杂性描述了描述某些东西需要多少计算。 （例如，用于添加2 + 2的脚本比文本到语音程序的kolmogorov复杂性较低。）隐喻的猴子在键盘上敲打的是更有可能编写一个简单的脚本。
同样，进化很可能提出更简单而不是更复杂的特征。作者指出：“由于对称结构需要更少的信息来编码，因此它们更有可能作为潜在变化出现。”为了检查他们的假设，研究人员在蛋白质复合物，RNA结构和基因网络中寻找对称性。
对称的简单性
蛋白质亚基通过界面表面相互连接以形成复杂的结构。可能的接口数越大，蛋白质的复杂越复杂。当研究人员查看蛋白质数据库中的现有结构时，他们注意到大多数蛋白质的接口很少。总体而言，比具有高复杂性和低对称性的蛋白质产生低复杂性和高对称性的蛋白质更为普遍。计算机模拟产生了类似的结果。
学分：IG Johnston等人，PNAS，2022年
研究人员还检查了RNA形态空间的复杂性（即RNA所有可能的二级结构的空间）。他们的模拟再次显示结构的复杂性和频率之间存在反向关系。这与较早的研究相一致，该研究表明，自然在RNA形态空间中仅适用于1亿个可能的表型。研究人员探索了是否出现的酵母基因调节网络（一种流行的模型生物体）也显示出对称性。 （是的，网络也具有形状。）多年来，科学家们将描述其细胞周期的微分方程拼凑在一起。研究人员通过随机更改这些方程的参数作为基因型的代理来模拟许多细胞周期表型。他们注意到，不仅对较不复杂的表型存在偏见，而且现实生活表型比所有模拟的表型都不那么复杂。
演变为算法过程
模块化是生物系统的另一个重要特征，就像乐高积木一样，节俭的生物通常会为新目标重新利用遗传或生化模块。尽管对于为什么进化为模块化系统选择了不同的理论，但本研究表明，模块化部分的简单性是一个足够的解释。其他研究小组的最新工作还表明，复杂的形态很少见。
参与研究的研究人员之一奇科·卡马戈（Chico Camargo）在一条推文中强调说：“疯狂的事情是所有这些都发生在自然选择之前发生。对称性和简单性似乎不是因为自然选择，而是因为进化是一个算法过程。”
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