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2018-11-18 18:49 来源:新闻在线

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杨维恒:基因调控网络中的“信息”概念 —— 一种基于语境论的生物学信息认识
2018-11-18 10:54 来源:《自然辩证法通讯》 作者:杨维恒 字号

内容摘要:

关键词:

作者简介:

The Concept of Information in Genetic Regulatory Networks:An Understanding of Biological Information Based on Context Theory

  作者简介:杨维恒(1986- ),男,山西稷山县人,山西大学科学技术哲学研究中心副教授,研究方向为科学哲学,E-mail:ywh@sxu.edu.cn。太原 030006

  原发信息:《自然辩证法通讯》第20185期

  内容提要:基因调控网络中的“信息”可以通过信号框架的方式来展示。这种展示证明了在发育生物学中至少有一些“信息”是可以被谈论的。同时,这里“信息”的使用是一种意向性信息。只有在基因调控网络的语境下才能通过信号框架将遗传信息与基因在发育生物学中发挥的特定作用连接在一起。可以发现,在不同的语境下生物学信息可以被不同地使用。当然,这与它在所有语境中是否都是合理的,是一个分开的问题。对生物学信息而言,语境论的认识是一种有前途的方法。只要运用恰当,不同语境下的生物学信息使用都有可能是合法的。而这种语境论的“信息”意义的构建就实现了生物学信息的语义形成。

  "Information" in gene regulatory networks can be demonstrated by means of a signaling framework.This demonstration shows that in developmental biology at least some of the "information" can be talked about.The "information" in gene regulatory networks is intentional information.Only in the context of gene regulatory networks can genetic information be connected with the specific role played by genes in developmental biology.It can be found that biological information can be used differently in different contexts.It is,however,a separate issue with whether information can be used reasonably in all of these contexts.As far as biological information is concerned,it is a promising method to use the context theory.If used appropriately,the application of biological information in different contexts are likely to be legal.The construction of this kind of "information" meaning in context theory can realize the semantics of biological information.

  关键词:信息/语境论/基因调控网络/Information/Context/Gene regulatory networks

  标题注释:国家社会科学基金重点项目“语境论的社会科学哲学研究”(项目编号:12AZX004),教育部人文社科重点研究基地重大项目“自然主义的社会科学哲学研究”(项目编号:15JJD720010),中宣部全国文化名家暨“四个一批”人才资助项目(项目编号:201604002)。

 

  

  信息概念可以说是当代生物学中的核心概念之一。从最初的分子生物学,到之后的进化理论、发育生物学等,生物学中对信息概念使用的热情不断超越先前的图景。信息概念被越来越多地使用和讨论。但是,这同样也使得信息概念在当代生物学中的应用边界有着很大的差异。我们很难对生物学中信息概念的意义给出一个统一的定义。至少到目前为止,我们依然无法界定一个完整的信息概念,从而明确其在生物学中的语义性质。正如,奥亚玛(O.Susan)所言,将“信息”应用在生物系统中会面临很多的问题。[1]

  对生物学信息概念争议的很重要一点是因为它涉及到“什么是普通生化实体的语义性质”。如果说储存性、误解、相关性、意向性等可以是基因的语义性质,而一般的生化实体又无法假定拥有这些语义性质,那么这些语义性质是如何被生物化学和分子生物学中的基因所集成拥有的?如果这些语义性质不归因于一般的分子和化学过程,那么为什么DNA和发育机制可以例外?因此自然就出现了一个问题——生物学信息是否如萨卡(S.Sarkar)等人所指控的那样,是一个空的或误导性的隐喻?但是,这貌似又是一个比较容易回答的问题。因为,信息框架的引入对生物学理论确实发挥了重要的作用。而且,对当代生物学而言,当人们、甚至是生物学家谈到“信息”概念时,也应该会认为它包含有某种特殊的语义性质。然而,在超过某些基本框架时,例如从碱基序列到氨基酸序列的映射,人们又很难具体表达清楚“信息”的语义性质是什么。当然,我们不能要求生物学家和大部分的人对文字分析有这么清晰的思考。但是,当我们仔细评判这个问题时,也会发现在语义特性归属的情况下,字面意义和隐喻之间很难有一个明确的或很好被理解的边界。就像当我们讲“大脑是一台计算机”时,也很难分清大脑确实有这样一个作为计算的东西,还是我们仅仅是在字面上这样表述。那么,如何尽可能地避免生物学中信息概念的争议,构建一个完整的信息概念?我们建议一种语境论的生物学信息认识。

  一、生物学中的信息概述

  目前,生物学中对信息概念的应用大致可以包括:(1)整个有机体的表型性状(包括复杂的行为特征)的描述都是由基因中的信息编码和指定的;(2)细胞内的许多因果过程的处理以及或许整个有机体的发育序列都是根据储存在基因中的程序执行的;(3)为了进化理论的目的,基因自身在某种意义上应该被视为是由信息构成的。从这个角度看,信息就变成了世界的一个基本要素。[2]例如,弗兰克(S.A.Frank)在2012年提出自然选择的信息理论解释,认为“信息”为自然选择理论提供了一个信服的框架。[3]

  我们知道,无论在生物学、还是生物学哲学中,关于“信息”这些类型的描述一直都伴随着一些基础性的讨论。有的人认为信息概念在生物学中的使用是一个很重要的进步。而有的人则认为生物学中几乎每一个信息的应用都是一个严重的错误,因为它会将我们诱入基因决定论的歧途。同样,在这两种极端的观点之间,也有许多温和的观点,他们认为信息概念在生物学中的某些使用是合法的,但并不都是合法的。此外还有一些人认为,生物学中信息语言的使用仅仅是一个松散的隐喻性用法,并没有什么真正的理论作用。戈弗雷·史密斯(P.G.Smith)在《生物学中的信息》一文中,对这些主要争论进行了概述,并指出信息描述在生物学中的使用是由三类因素促进的。第一类是由基因和DNA它们没有争议的、真实的特征促进的,尽管基因和DNA这些没有争议的、真实的特征不足以引发一个详尽的信息描述。第二类是人们在日常的信息使用语境中,通过类比假设引导的方式在生物学中引入一个“因果图解式(causal schematism)”的信息使用。第三类是信息框架反映和加强了对界定基因及其相关机制合乎科学的重要特征方式的承诺。([2],pp.115-119)他认为这三类因素在一个语境敏感的混合状态下,指导了信息语言在生物学中的实际使用。

  我们赞同戈弗雷·史密斯的这种语境敏感的解释方式。①因为生物系统是由结构性的多层次组成的。我们对生物领域现象的解释本身就是具有语境依赖性的。同时,目前的生物学理论对生物现象的解释都或多或少地存在着某些“隐变量”,想要更大程度地去挖掘这些“隐变量”,就要对特定理论中单一的因果关系进行具体的拆分,从而才能实现对生物学的全面解释。这也是我们的一个基本观点,即在语境论的基底上对生物学信息进行语义分析。因为只有这样才可以在各种复杂的、杂乱无章的解释项中,筛选出一个最优语境下的解释项,从而再通过语境化的过程建立一个最佳的理论解释。[4]

  本文正是在基因调控网络的语境中,通过对信号系统的分析,展示了在这一语境下“信息”使用的合法性。尽管这与生物学中其它思考“信息”的方式不同。但是,我们通过分析这一语境下基因调控网络中信息是如何产生以及基因与基因之间的信息传递是如何进行的,表明了信息概念在这一过程中使用地有效性。并进一步指出这里使用的“信息”是一种“意向性信息”。

作者简介

姓名:杨维恒 工作单位:

转载请注明来源:中国社会科学网 (责编:李秀伟)
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