分子复杂性的度量及演化机制

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:刘宇(北京师范大学珠海校区-复杂系统国际科学中心)
:2021-09-16 20:00
:腾讯会议ID:579 922 4321(无密码)

报告人:刘宇(北京师范大学珠海校区-复杂系统国际科学中心)

时  间:916日晚上20:00

地  点:腾讯会议ID:579 922 4321(无密码)

内容摘要:

70年前的Miller-Urey实验开始,我们就知道简单的分子、无机物能通过不太复杂的外部坏境生成一些简单的包括氨基酸在内的有机物。但更为复杂的分子甚至生命本身这样复杂的系统是如何从简单的分子、系统中涌现出来的,这些问题仍在持续的研究之中。有个著名的比喻:生命的出现就像是一阵龙卷风吹过回收站之后,那些回收的零部件自动组装成了一架波音飞机(这个概率其实就是不可能,但为什么生命还是发生了)。事实上,该比喻落入了直觉上的陷阱:组装飞机并不是从最小的螺丝钉开始的,而是从模块、大部件开始;生命也不是从原子一个个拼装起来的,而是从简单的有机物、生物大分子等开始。所以组装、生成它们的复杂程度可能并不像原本想象中的、从螺丝钉和原子开始那么难。

我们据此提出了一套新的数学理论来描述这种复杂性;并将之应用于化学分子,然后发展了“分子树”的概念和算法,它能找出分子间结构的内秉关系,并组织成具有层次关系的树状图(除开理论方面,其也能广泛地应用于诸如设计新药、基因压缩合成等方面)(Science Advances 2021)。进一步的研究还发现,我们直觉上所说的复杂其实混淆了两个不同的(正交的)方面:有序度和困难度。比如随机序列有序度低、困难度高(很难生成/复现),而晶体的有序度高、困难度低(较易生成/复现),然而这两种情况可能都会被称为复杂的。最后,进一步模拟的初步结果显示,满足这种复杂性描述的系统会自然而然地从简单到复杂演化。

个人简介:

刘宇博士,现北京师范大学(珠海)特聘副研究员。物理、数学背景(瑞典Uppsala大学应用数学与统计博士),先后在英国Glasgow大学化学系、荷兰Groningen大学化学生物系、瑞典Mittag-Leffler数学研究所任研究职位。从事跟复杂系统相关,以及生物、化学、数学交叉领域的研究工作,目前的研究方向主要是:生命的复杂性是如何从简单中涌现出来的。曾在瑞典Mittag-Leffler数学研究所独立主持科研项目。因其出色工作,多次受邀作为keynote speaker参加国际(德国Max-Planck研究所、牛津大学等)、国内(北京大学定量生物中心、中科院生物物理所等)的学术会议。

 

联系人:周达