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根据朴次茅斯大学的一项研究 ， 一个新的物理学定律可以允许早期预测基因突变 。 该研究发现 ， 信息动力学第二定律 ， 或称\"信息动力学\" ， 与热力学第二定律的行为方式不同 。 这一发现可能对基因组研究、进化生物学、计算、大数据、物理学和宇宙学在未来的发展产生重大影响 。
研究主要作者MelvinVopson博士来自该大学的数学和物理学院 。 他说：“在物理学中 ， 有一些规律支配着宇宙中发生的一切 ， 例如天体如何移动 ， 能量如何流动等等 。 一切都建立在物理学规律之上 。 最强大的定律之一是热力学第二定律 ， 该定律规定 ， 熵--衡量一个孤立系统中的无序程度--只能增加或保持不变 ， 但永远不会减少 。 ”
这是一个与“时间之箭”有关的无可争议的定律 ， 它证明了时间只向一个方向移动 。 它只能朝一个方向流动 ， 不能倒退 。
他解释说：“想象一下两个透明的玻璃盒子 。 在左边 ， 你有红色的气体分子 ， 你可以看到 ， 像红色的烟雾 。 在右边 ， 你有蓝色的烟雾 ， 在它们之间有一个屏障 。 如果你移开屏障 ， 这两种气体将开始混合 ， 颜色也会改变 。 这个系统没有任何过程可以让它自己再次分离出蓝色和红色 。 换句话说 ， 你不能降低熵 ， 也不能在不花费能量的情况下将系统组织成以前的样子 ， 因为熵只能保持不变或随时间增加 。 ”
Vopson博士是一位信息物理学家 。 他的研究重点是信息系统 ， 其范围可以从笔记本电脑的硬盘到生物体内的DNA和RNA 。 他与英国中央兰开夏大学的SerbanLepadatu博士合作撰写了这篇论文 。
Vopson博士补充说：“如果热力学第二定律规定 ， 熵需要保持不变或随时间增加 ， 我想也许信息熵也会如此 。 但Lepadatu图博士和我发现的情况正好相反--它随时间推移而减少 。 信息动力学第二定律的作用与热力学第二定律完全相反 。 ”
根据Vopson博士的说法 ， 这可能是生物体基因突变的原因 。 他解释说：“全世界的共识是 ， 突变是随机发生的 ， 然后自然选择决定了突变对一个生物体是好是坏 。 如果突变对一个生物体有益 ， 它将被保留下来 。 但是 ， 如果有一个隐藏的过程来驱动这些突变呢？每当我们看到我们不理解的东西 ， 我们就把它描述为‘随机’或‘混沌’或‘超自然’ ， 但这只是我们无法解释的 。 如果我们能够开始从决定论的角度来看待基因突变 ， 我们就可以利用这个新的物理学规律来预测突变--或者突变的概率--在它们发生之前 。 ”
Vopson博士及其同事分析了COVID-19（Sars-CoV-2）的基因组 ， 发现它们的信息熵随着时间而减少 。 “在短时间内经历若干次突变的东西的最好例子是病毒 。 这场大流行为我们提供了理想的测试样本 ， 因为Sars-CoV-2变异成了如此多的变体 ， 而现有的数据是令人难以置信的 。 ”
【“无限可能”：研究称新的物理定律可预测基因突变】他继续说：“COVID的数据证实了信息动力学第二定律 ， 该研究开启了无限的可能性 。 想象一下 ， 观察一个特定的基因组 ， 并在突变发生之前判断它是否有益 。 这可能是改变游戏规则的技术 ， 可用于遗传疗法、制药业、进化生物学和大流行病研究 。 ”
