周四直播：先有鸡or先有蛋？从自复制看生命起源

生命作为最典型的复杂系统，从细胞到个体再到群体，在不同层次上都展现出各种复杂性，引发不同学科研究者的兴趣。为了促进生命复杂系统的跨学科交流，我们策划“生命复杂性”系列读书会，组织精读和讨论相关研究。本周四是读书会第八期。
生命起源问题有着上百年的研究历史，研究方法涉及生物学、化学、信息论甚至热力学，形成了许多有影响力的理论。诸多理论都绕不开一个底层机制问题：具备自我复制能力的系统最早是怎样形成的？
12月31日（周四）晚的第八期生命复杂性读书会，刘宇老师将从生命的定义出发，介绍关于生命自复制模型的基础性研究，和对广义生命起源机制的最新探索，以及我们从自复制数学模型中对于生命的新认识。

本期分享人：刘宇
主讲人刘宇，现任英国格拉斯哥大学化学学院助理研究员，曾先后在荷兰格罗宁根大学系统生物系、瑞典Mittag-Leffler数学研究所任研究职务。博士毕业于瑞典乌普萨拉大学，应用数学与统计专业，曾先后在美国Santa Fe研究所，德国Max Planck复杂系统研究所等机构访问学习，主要从事数学、生物、化学方面的交叉学科研究。近年来，主要研究为化学空间搜索、化学分子的复杂性、生命起源建模、自我复制的非线性系统、复杂系统建模。个人网站：www.wuyichen.org

直播信息与报名方式

直播时间：周四（12月31日） 19:00-21:00

参与方式 1：腾讯会议（需报名参加系列读书会。读书会成员可在腾讯会议中直接开麦，向主讲人提问，参与互动）
参与方式 2：集智俱乐部B站直播

扫描下方二维码，点击「我要听」报名，内附B站直播地址：

第八期内容介绍

大纲： 1. 生命起源概述
生命的定义
一个是历史问题
一个是机制问题
先有鸡还是先有蛋？
2. 关于自我复制的数学模型
自我复制（自催化）系统的特性
催化系统的特性
自催化/催化系统的判定条件
3. 模型的启示
从简单到复杂的演化
分子的自由能如何升高
自我复制与黄金分割率（题外话）
4. 讨论
自我复制系统具有的遗传性
自我复制系统、火、与生命的关系

内容简介：
1. 生命起源概述
对于生命是如何起源的这个问题，至少有两个大的方面。一方面是一个历史问题，关于“地球上”的生命是如何出现的：在海底火山、“失落之城”周围从零演化而来？是由陨石从外太空带来？等等。另一方面是一个原理问题：广义上的生命得以出现的机制是什么？这里不仅仅指地球上的以碳元素、有机物为基础的生命，也可以指外星球上可能存在的、我们未曾见过的以另外的元素或物质为基础的生命，或实验室未来可能创造出的另外的生命形式。对机制的研究，可以基于真实的化学，也可以基于数学原理和规则。本期读书会主要侧重于讨论后者（但并不涉及晦涩难懂的数学）。

2. 关于自我复制的数学模型
我们通过一个数学模型（Integer soup，发表在Journal of Biological Chemistry）来介绍三种不同类型的化学系统，以及它们的判定条件：自我复制系统（生命则包含在此类之中）、催化系统、和其他的平庸系统。判定条件并不复杂，简单来讲，自我复制系统只需满足两个条件即可：其一，该系统的每一个化学反应中，至少有一种反应物来自于该系统中其他化学反应的生成物；其二，中间产物有净增加。

3. 模型的启示
上面的模型能够复现出很多生命所具有的特征，帮助我们理解生命和进化。比如，复杂分子是如何在初始条件很简单的系统中出现的，就像生命这个复杂系统是如何在没有生命的星球上出现的？像ATP这类在地球上所有生命中都通用的自由能很高的分子是如何从自由能很低的分子中生成的，并且源源不断地生成？还有一个看似不相关的过程：在生物学中可能经常能见到的黄金分割率（叶序学，比如向日葵籽的排布）跟自我复制是不是有什么不寻常的联系？

4. 讨论
在有了对“自我复制”的清晰定义之后，使得一些模糊的问题能够被具体地讨论。我们这里挑出了两点：其一，由于自我复制系统的特性，它们在一定意义上具有原始的遗传性（也就是说，生命的涌现并不要求自我复制和遗传性各自独立地涌现）；其二，火可以被区分为自我复制系统和非自我复制系统，而自我复制的某些类型的火跟生命应该如何区分则需要借助其他的信息。

参考文献：
Y Liu, D Sumpter, Mathematical modeling reveals spontaneous emergence of self-replication in chemical reaction systems, Journal of Biological Chemistry, 293(49): 18854-18863, 2018

系列读书会报名

生命是什么？生命怎样起源？生命怎样演化？这些是对生命现象的本质追问，除了传统的生物学研究，如今有大量来自信息、物理、计算机领域的工具方法，正在揭开生命复杂性谜题。

集智俱乐部策划“生命复杂性”系列读书会。我们欢迎正在从事相关问题研究的老师、同学报名参与交流，不限专业背景。特别欢迎有交叉学科背景的朋友参加。读书会的分享交流以论文、专著为基础，需要一定的背景知识与论文阅读能力。如果你缺少研究基础但兴趣特别浓厚，也欢迎报名。

时间：11月5日起，每周四晚19:00-21:00，持续约2-3个月
模式：线上闭门读书会；收费-退款的保证金模式；读书会成员认领解读论文
费用：399元/人（可看录播）

目前已经有80+的朋友参与，包括多位相关领域的研究者。读书会成员的背景标签词云：

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