生命也是一場博弈？

用來玩撲克或者其他室內遊戲的數學理論也能為生命的起源提供線索。

乍一看你會覺得奇怪：用來描述商業競爭，打擊恐怖分子以及玩撲克的數學理論竟然也能和生命起源有關係？你絕對想不到。

博弈論——用來描述策略互動的一個數學分支——通常被認為是解釋室內遊戲的一種演算。起初，這個概念用於分析那種結果是失敗一方把東西輸給勝利一方的雙人遊戲（零和遊戲）。約翰·馮·諾依曼是喜歡玩撲克的數學家、物理學家和計算機科學家，他在20世紀20年代發明了博弈論，用來量化不同選擇的優劣，比如決定要加註還是跟注。到了20世紀40年代馮·諾依曼和經濟學家奧斯卡·摩根施特因共著《博弈論與經濟行為》，打算用博弈論徹底改變經濟。

博弈論在經濟學界流行的比較慢，但是它在其他地方一展身手，例如分析冷戰策略。20世紀50年代博弈論在約翰·納什的努力下發展起來。多難的數學家納什是《美麗心靈》一書和同名電影的原型。

納什認為博弈論適合應用於類似遊戲的複雜局面：其中有多名玩家，各自有多種策略。納什提出，總有一個策略組合，在每個人都盡全力做出最正確的選擇的情況下，能夠讓每一位玩家獲得最多收益。這時，每個人都不願意再改變策略。那意味著這個遊戲（或者是經濟體制，亦或國際局勢）已經達到了一個穩定狀態，或者叫做均衡。

「納什均衡」成為了博弈論的核心概念，它將博弈論推廣到多個研究人類行為的學科中，包括心理學、社會學、政治學和經濟學。20世紀70年代，喬治·普賴斯（George Price）和約翰·梅納德·史密斯（John Maynard Smith）將納什均衡的概念進行微調，並應用於物種之間的生存競爭，至此博弈論進入生物學領域。一個生態系統中，所有生態位都能讓其中成員擁有最大存活機會，意味著這些物種共同建立了「穩定進化策略」。

換句話說，動物和人一樣，可以從多種不同的策略中選擇。比如貓可以選擇捉老鼠也可以朝你嗚嗚叫求你拿貓糧。不過對大多數生物來說，在行為上可選擇的策略沒有這麼多。在一個滿是鷹和鴿子的島上，鷹採取侵略策略，鴿子只能是被動策略，單純因為這就是這兩種鳥的行為方式。當鷹和鴿子的相對數量能讓其他鳥加入後得不到任何好處，這就成了穩定進化策略。

正如某些科學家所說，如果動物能夠憑藉他們先天的行為進行博弈，那不難想像博弈論可以延伸到生物分子中。

KatrinBohl和其合作者去年在《分子生物系統》上發表的一篇文章提到：「總的來說，除了整個生物體，影響（間接影響）它們繁衍的大分子也可以被看做博弈者。它們的很多特性都可以被看做策略，成為博弈論模型中博弈者並非必需認知能力和理性。」

事實上，很多時候你會真切地覺得化學反應就是分子間的一種競爭，其目標是排列成某種最佳狀態。就像經濟學領域競爭者希望最大化個人利益，一堆分子希望在能量上實現最穩定——這是通過達到一個最低能量狀態實現的。納什把博弈論裡面的穩定狀態稱作「均衡」並非偶然，他顯然是將博弈的平衡點比作化學反應的平衡狀態。（在學數學之前，納什是化學與化學工程專業的學生。）

生物體中的分子有不同的策略（特性），以此幫助它們所處的生物體存活下來。例如，基因就是生物存活和繁殖的主要功臣。有些基因明顯有著對生物體有利的合作策略。但是有時候基因的特性（策略）沒有那麼有利於生物，但是它利用其它基因之間的合作，「搭著便車」就被傳遞到下一代。Bohl和同事稱它們是「基因組寄生蟲」，就像那些依賴社保，但是又想盡辦法偷稅漏稅的人們。

還有一些分子作為博弈者的例子。某些蛋白摺疊成剛性結構，而其他蛋白結構更加靈活。還有一些蛋白的剛性還是靈活取決於與之相互作用的蛋白。而剛性和靈活性可以看做策略，因此這些蛋白相互作用可以用博弈論分析。相同的博弈論分析還可以用於病毒——介於生物界和非生物界之間的遺傳物質。這裡，博弈論的思考很有價值，為生物醫學界的博弈者（被稱為醫生）提供更好的抗感染策略。

理解了病毒存在博弈，那麼就不難想像：在地球形成早期，生命出現以前，分子就發生著可以用博弈論分析的相互作用。Bohl和同事指出：核酶（一種有催化活性的RNA）可以自組裝成網路，這個過程可能為生命誕生提供了足夠的複雜性。2012年波特蘭州立大學的Nilesh Vaidya和同事用實驗展示了這是如何發生的。他們在Nature上發表了結果：一種核酶能夠催化第二種核酶的合成進而第二種合成第三種；然後第三種再去催化第一種的合成。這種互相幫助的核酶是原始分子體系中的「合作者」；而其他「自私的」核酶只是自己合成自己。看來合作策略要比自私策略更有助於形成生命誕生前的複雜性，為生命誕生提供更大可能。

「我們的實驗強調了早期生命的分子階段中合作行為的重要性。」Vaidya和同事寫道。

因此下次我寫博客帖子推測博弈論能夠解釋生命的起源，請不要笑。即使我在開玩笑。

（作者：湯姆·西格菲爾德；翻譯：馮薇）

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