アラン・チューリング

1950年代、アラン・チューリングは、発達中の生命体の身体の中に存在するシグナル伝達分子の勾配が、高度な生物学的形状の出現に関係しているかについて、独創的な代替案を提示した。

相互作用している化学物質の振る舞いと、それらが構造に拡散するときに起きる特定の化学反応とを予測する、反応拡散モデルという、一組の数学の方程式を編み出した。そして、この方程式系で、空間的パターンが自発的に生じることを証明した。

これにより、発達中の細胞や生命体が、形になるために必要な情報を生成する方法、すなわち自己組織化の知見を得た。

生命の非合理性

生命の革新は、ランダムな遺伝子の変異の結果として生じる。そして自然淘汰にふるいをかけられ、うまく機能しているものは、生き残りに成功した生体構造に組み込まれていく。つまり、既存のシステムは、徐々にアドオンが加わっていくことで、漸進的に変化していく。

こうした遺伝子のアップデートは、細胞のシステム全体が時間とともに徐々に複雑化していく傾向を作った。例えば、「機能の重複」や、「使われなくなったパーツの遺物」、「通常の機能には必要ないが、メインの部品が壊れた時に補ってくれるもの」などがあげられる。

このように、生きているシステムは、人間にとって理に適うよう設計された制御回路よりも、非効率かつ非合理的に構築されていることが多い。

こうした複雑さと余剰が、生体シグナル伝達ネットワークと情報の流れの分析を難しくしている。

自然淘汰を生き残る生命体は、生きていけるから存続するのであって、必ずしも最大効率、あるいは最短のやり方をするわけではない。すなわち、多くの場合、ある現象に対する最も簡単で適切な解釈を見つけるという、オッカムのかみそりは当てはまらない。

これが、エレガントで単純な解に惹かれがちな物理学者の、生物学への関心を阻害する。

シドニー・ブレナーは、「数学は完璧を目指す学問。物理学は最適を目指す学問。生物学は、進化があるため、満足できる答えを目指す学問だ」と指摘した。