装配理论在物理学和生物学之间架起了一座桥梁，解释了复杂物体是如何被识别为进化的产物，以及部件的可重用性是如何通过自然选择创造出新颖而相同的复杂物体的。来源:Dr. Anna tanzos, Sci-Comm Studios

　　《组装理论》(Assembly Theory)工程理论框架连接物理学和生物学，提供了对生物进化及其在普遍物理定律中的地位的变革性见解。从寻找外星生命到了解生命起源，它的应用有望重塑许多科学领域。

　　一个国际研究小组开发了一个新的理论框架，将物理学和生物学联系起来，为理解自然界的复杂性和进化提供了统一的方法。今天(10月4日)发表在《自然》杂志上的这篇关于“组装理论”的新研究，代表了我们对生物进化及其如何受宇宙物理定律支配的基本理解的重大进步。

　　先前的工作和分子组装索引

　　这项研究建立在该团队之前的工作基础上，将装配理论作为一种经验验证的生命探测方法，对寻找外星生命和在实验室中进化新生命形式的努力具有启示意义。在之前的工作中，该团队根据构建一个分子所需的最小成键步骤数，为分子分配了一个称为分子组装指数的复杂性分数。他们展示了该指数是如何通过实验测量的，以及高数值与生命衍生分子的关系。

　　装配理论中的数学形式主义

　　这项新研究引入了数学形式，围绕一个被称为“装配”的物理量，该物理量根据它们的丰度和装配指数，捕捉了生产一组给定的复杂物体需要多少选择。

　　亚利桑那州立大学的理论物理学家、生命起源研究人员萨拉·沃克教授解释说:“组装理论提供了一个全新的视角，可以从不同的角度来看待物理、化学和生物学。””这一理论,我们可以开始简化的物理和达尔文的进化论之间的差距——这是一个重大的一步基础理论统一惰性物质和生活。”

　　应用和未来的潜力

　　研究人员展示了如何将装配理论应用于从简单分子到复杂聚合物和细胞结构的系统的量化选择和进化。它既解释了新物体的发现，也解释了现有物体的选择，允许生命和技术特征的复杂性无限制地增加。

　　格拉斯哥大学的化学家、论文的共同主要作者李·克罗宁教授说:“组装理论提供了一种全新的方式来看待构成我们世界的物质，它不仅由不变的粒子定义，而且由通过时间的选择构建物体所需的记忆来定义。”“随着进一步的工作，这种方法有可能改变从宇宙学到计算机科学的领域。它代表了物理学、化学、生物学和信息论交叉的新前沿。”

　　走向更深层次的理解

　　研究人员的目标是进一步完善组装理论，探索其在描述已知和未知生命方面的应用，并测试关于生命如何从非生命物质中出现的假设。克罗宁说:“这个理论的一个关键特征是，它是可以实验检验的。”“这为利用组装理论设计新的实验提供了令人兴奋的可能性，这些实验可以通过在实验室中从零开始创造生命系统来解决生命的起源问题。”

　　这一理论在物理科学和生命科学的边界上开辟了许多新的问题和研究方向。总的来说，装配理论有望为生物复杂性和进化创新背后的物理学提供深刻的新见解。

　　参考文献:“装配理论解释和量化选择和进化”，2023年10月4日，《自然》。DOI: 10.1038 / s41586 - 023 - 06600 - 9