“人之巧”与“天之巧”——细胞与计算机复杂程度比较

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1、8、“人之巧”与“天之巧”——细胞与计算机复杂程度比较科学技术发展到今天，连我们自己都为之称叹了。计算机就是人类技术发展的一个典型实例。其运算速度一直遵循着一定时间增加一倍的摩尔定律。现在普通微机的运算速度已达到每秒种30亿次之多。微机的重要存贮设备——硬盘，也大致遵循着摩尔定律，现在已达160Ｇ甚至更多。在中文中，两个汉字占一个字节，160Ｇ是3200亿字节，以前的科普作品中称“口袋图书馆”，可以在一个口袋中放下整个图书馆的内容。而今天，如果你在口袋中放一个装满文字的移动硬盘，那绝不仅仅是一个图书馆的内容，而且是个不小的图书馆。大约是几十万册每本50万字的图书。　　现在，我们

2、可以在人指甲盖大小的半导体上集成几千万个三极管。其制造工艺是微米计算。但是你如果因此认为计算机比细胞复杂，那只能说明你太不了解生命了。现在我们就拿信息的贮存效率作一个比较。在细胞中贮存贮遣传信息的是ＤＮＡ分子，它是通过Ａ、Ｔ、Ｃ、Ｇ四种碱基的排列顺序来贮存遗传信息的。这就和计算机用二进制的０和１贮存信息是一样，ＤＮＡ是四进制。在人体细胞的细胞核里，有46个ＤＮＡ分子，含有30亿个碱基对。20世纪90年代，由美国科学家提出一项宏伟计划。按照这个计划设想，在2005年，要把人体内约4万个基因，共30亿个碱基对的秘密全部解开，同时绘画制出人类基因的图谱，要完成这一工程，预计需要数千名

3、科学家，花费10年左右的时间，耗资30亿美元。被称之为“人体的阿波罗计划”。30亿个碱基的顺序，什么概念。如果一个人想把这些碱基顺序输入电脑里，要输100多年，何况是测出它们的顺序呢？如果这些碱基顺序已经输入到电脑里了，那么它有3Ｇ大小。也许你要说我们的硬盘有几百Ｇ之大呢？但你不要忘了，细胞贮存这些信息只用了几纳克ＤＮＡ，而我们的硬盘有几百克之多，按每克物质的贮存效率算，ＤＮＡ是硬盘一万亿倍。　　ＤＮＡ的直径只有２纳米，与ＣＰＵ的微米制造工艺相比也要精巧许多。　　我们可以在指甲盖大小的地方集成上千万个三极管，这是已经够神奇了，但同生命的复杂程度来讲，仍是小巫见大巫。为什么这样说

4、呢？人体在指甲盖大小的视网上，有上亿个视杆和视锥细胞。而每个视觉细胞的复杂程度与三极管都不可同日而说。三极管是由三块不同杂质的半导体组成的。而每个视觉细胞里还有细胞器、细胞核，并且细胞器和细胞核里仍有复杂的结构。　　现代人类可以制造最复杂的机器，但如果把生命比作是大自然用细胞制造的机器的话，这台生命机器不仅仅是复杂，而且轻便，耐用。　　肾是人体的器官，它可以有效地排出血液中的尿素等有毒物质。通过尿液排除出体外，如果人的肾脏发生严重病变，血液中的有毒害物质就会威胁人的生命。在医学上，人类发明了透析设备来行使肾脏的功能。这已经是高科技了。对于一个健康人而言，肾脏可以为我们日夜不停地

5、工作几十年，但透析设备却没这么耐用，而且体积庞大是不能和我们的肾相比的。在人工心脏研究中，有人说过这样一句话：“制造人造心脏和阿波罗登月计划一样艰难”。但是阿波罗登月计划早已实现，而人造心脏还遥遥无期。也许这名话，应改为：“人造心脏比登月计划要难的多。”　　我们利用技术，不继地创造着奇迹，而生命世界的奇迹比我们创造的奇迹即大而且多。　　拿复制技术来讲，高速轮转机，一个小时可以印上万份报纸，三天不停地印制也印不到１百万份。但如果我们把一个大肠杆菌培养３天的话，它可以复制出几百亿个细菌来。海龟的寿命是300年，它每天都遨游于大海，而人造的机器，30年后如果仍然能使用，那恐怕都算是奇

6、迹了。　　更为重要的是，生命还具有繁殖能力，进化能力，这都是人造机器不可比拟的。所谓科幻小说中的机器人统治世界的构想也将是永远的科幻。现在，我们仍可以说，人的活动停止了，人造的机器也将停下来。　　如果非要说我们在技术上有什么能力超越了生命的话，我想那应该是破坏能力。我们可以用核武器轻易毁灭地球，却没有任何生命可以做到这一点。当然还有人会说，我们的飞行器在飞行高度和速度都超越了鸟类和昆虫。这是事实，但必须说明自然并无意与人类争夺飞行比赛的冠军，象飞机那样巨大而消耗能量的生命在自然选择中常常会成为淘汰的对象。在飞行的技巧上，象鸟和蜒蜻一样可以悬停，可以随时停在荷尖或枝头上，随时起飞

7、，并不需你修建机场跑道。生命永远是飞机设计师的老师。　　纳米是一个时髦的名词，纳米技术已在不断开发和利用。甚至有人设想，在不远的将来我们可以制造出纳米机器人，为我们完成许多重要的工作。而在生命世界里，纳米机器人早已存在了几十亿年，核糖体就是一个蛋白质的装配机器，只有几纳米大。各种蛋白质都是在核糖体中合成的。在蛋白质的合成过程中，mＲＮＡ是“工程图纸”，tＲＮＡ是运输工具，核糖体则是蛋白质的合成车间。整个蛋白质的合成过程，让我们看起来更象是一个产品流水线。而且这个流水线可以根据细胞中的需要生产