本文发表在《大众科学》的前博客网络中，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
今天的“培养科学”节目由丹尼斯·沃特斯为您带来。他目前担任新泽西州劳伦斯镇的历史学家，闲暇时会蹲在树干或墓碑旁采集地衣。1997 年，他创立了GenomeWeb.com，这是一个为分子生物学家提供新闻和出版物的网站，目前仍担任其董事会主席。他也很荣幸能成为我的父亲。请在 Twitter 上关注他@dpwaters。
我在这里半心半意地*宣传一本新书，其中收录了我的博士导师 霍华德·帕蒂的 17 篇经典论文。这本书名为《法则、语言与生命》，由帕蒂本人（年过八旬，但仍然头脑清晰）和华沙大学的神经语言学家兼帕蒂研究学者乔安娜·雷切斯克-莱昂纳迪共同编辑。
但我不会让您购买它，我将利用这本书出版的绝佳机会，全心全意地敦促您去阅读一些帕蒂的著作，无论您能找到什么形式的。
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为什么要读帕蒂？
我们知道，生物世界的存在和持续运转依赖于核酸序列。我们也知道，人类进化出了创造、操纵和复制声学序列的能力，后来又将这些序列记录在更持久的文字媒介上。最后，我们知道，我们先进的技术文明越来越依赖于存储、移动和处理比特串——零和一的序列。
那么，序列到底是怎么回事？
这基本上是帕蒂在过去 50 年里一直在研究的问题。
帕蒂在斯坦福大学接受了物理学家的训练，他仍然以严格的精度撰写有关生物学（和大脑）的文章。令他困惑的问题涉及符号序列的物理性质和系统功能。帕蒂对传统的生物学和认知科学对这些问题的回答的抱怨是，如果我们不首先了解序列在更简单层次上的性质和功能，我们将永远无法理解人脑对序列的高级使用。
这是帕蒂内心物理学家的声音：当你可以建模一个简单的系统时，为什么要建模一个复杂的系统？因此，他寻求这个问题的进化起源。正如他在 1969 年的论文《分子如何成为信息？》（书中的第 2 篇论文）中所说：
我确信，如果不更好地理解分子如何以符号形式起作用，即作为记录、代码和信号，就无法提出生命起源的问题。或者正如我在标题中所暗示的那样，要理解起源，我们需要知道分子如何成为信息。
更具体地说，作为一名物理学家，我想知道如何区分分子之间的交流与分子之间正常的物理相互作用或力，我们认为这解释了它们的所有运动。此外，我需要在最简单的层次上进行这种区分，因为着眼于高度进化的生物体，其中的通信过程是相当清晰和明确的，并不能回答起源问题。因此，我需要知道信息是如何产生的。（他的重点）
“信息”意味着“序列”，因此他的问题集中在当分子按顺序组织时，日常物理系统如何改变其行为。如果我们能够解决这个问题，那么也许我们就有机会理解其他基于序列的系统（如语言）是如何运作的。
因此，细胞成为他理解所有层次序列的出发点。以下是他 1982 年在论文《细胞心理学：一种针对符号-物质问题的进化方法》（书中的第 10 篇论文）中的说法：
诸如意图、意义、思想等我们只与思想联系在一起的高级概念，必然在或多或少的渐进序列中具有进化的先驱。问题在于，我们不清楚最简单的“意图”、“意义”或“思想”可能是什么样子。这是因为心理学传统上只由高度进化的“心理”活动来定义，因此，即使我们在细胞甚至分子水平上研究大脑，也有一种默认的信念，即在简单的层次上不存在真正的心理学。
人体生理学最初也被定义为对粗大的器官和体液的研究，但逐渐地，这些概念通过对更简单的生物体的研究而得到推广和完善，直到今天，我们在细胞生理学中发现了人体生理学的基础。这并不意味着细胞解释或展示所有更高级别的过程。细胞没有脚或耳朵，但它们具有运动性和易激性，这是脚和耳朵的基本功能……
我建议，在我们对细胞心理学的基础达成一致之前，脑级别的心理学不太可能趋同。显然，我并不是说细胞有思想，就像细胞没有脚一样，但细胞肯定是物质-符号系统，我们希望可以更清楚地理解和建模。
当帕蒂在细胞中寻找“物质-符号系统”时，他自然而然地将注意力集中在遗传密码的序列上。我们能否找到一种原则性的方法来区分核酸序列的两个互补作用？一方面，它们像普通分子一样表现，形成键并完成分子可以做的所有合法的事情。另一方面，它们在生物系统中的作用是作为模板来“传递”如何构建氨基酸序列，并最终构建蛋白质的三级结构。
我们理解，它们的普通行为受物理定律的控制。但我们也理解，没有物理定律说遗传序列必须是它们现在的确切序列；很容易想象出其他序列。换句话说，生物学可能与普遍的物理定律一致，但生物体的有趣的基于序列的行为取决于帕蒂所说的具体的任意规则。在没有受过训练的人看来，这些规则可能看起来像定律，但它们不是。正如帕蒂在 1978 年的论文《生物和社会结构中的互补原理》（书中的第 8 篇论文，也是我读的第一篇他的论文）中所解释的那样：
定律和规则之间的基本区别可以通过以下标准来区分：定律是 (a) 不可避免的，(b) 非物质的和 (c) 普遍的；规则是 (a) 任意的，(b) 依赖于结构的和 (c) 局部的。换句话说，我们永远无法改变或逃避自然定律；我们始终可以逃避或改变规则。自然定律不需要具体化或结构来执行它们；如果规则要被执行，它们必须具有真实的物理结构或约束。最后，定律在所有时间和所有地点都成立；规则只在有物理结构执行它们时和地点存在。（他的重点）
正如您无疑已经注意到的，帕蒂很难在一篇简短的文章中总结。他从未停止在生物学中提出“大问题”，因此您不应期望从他那里得到简单的答案。相反，您应该期待提出这些经典难题的全新方法，并坚持要求能够让工作中的物理学家（尽管非常不是从还原论的角度）满意的解释。您从阅读帕蒂中获得的收益与您对这些“大问题”的兴趣成正比，而与您对迄今为止如何回答这些问题感到满意的程度成反比。
有了帕蒂，答案是模棱两可的，但问题却有所改进。
帕蒂关于理论生物学、认知科学、人工生命等的论文可以追溯到 20 世纪 60 年代。这本新书的出版非常引人注目，因为尽管在过去的几十年里创作了大量作品，但帕蒂从未写过任何接近书长度的作品。1973 年，他编辑了备受好评的文集《等级理论》，仅此而已。在那之后的 40 年里，其他所有内容都是论文、论文、论文。（包括他上个月刚发表的最新论文。）
看到这么多好东西终于被收集并提供出来是一种享受，尽管不幸的是，这种包装只有机构图书馆才能承担得起。但请您的图书馆购买一份副本也无妨。拜托了。与此同时，继续前进并阅读一些帕蒂的著作。在 Google 学术上搜索几秒钟不会让您失望的。
我现在将您送回您定期安排的博主。谢谢，亲爱的。
*我之所以说“半心半意地宣传”，是因为——就像许多针对狭窄市场的技术书籍一样——出版商为此收取了天价费用。因此，我不会敦促您放下手头的工作，然后花费 159 美元购买一本您可能从未听说过的人写的书。
图片 1：哥白尼的《天体运行论》手稿页
图片 2：Michael Ströck 绘制的 DNA 链
