正文 第11章 遺傳的密碼(2 / 2)

後來又有人將遺傳算法與單一方法結合了起來,形成了單一操作的多親交叉算子。該算子在根據兩個母體以及一個額外的個體產生新個體,事實上他的交叉結果與對三個個體用選舉交叉產生的結果一致。同時,人們還將三者交叉算子和點交叉、均勻交叉做了對比。對比結果表明,前者比後兩個表現出了更好的性能。

國內也有不少的專家和學者對遺傳算法的交叉算子進行改進。2002年,戴曉明等應用多種群遺傳並行進化的思想,對不同種群基於不同的遺傳策略,如變異概率,不同的變異算子等來搜索變量空間,同時還利用種群間遷移算子來進行遺傳信息交流,以解決經典遺傳算法的收斂到局部最優值問題。在2004年又有專家針對簡單遺傳算法在較大規模組合優化問題上搜索效率不高的現象,提出了一種用基因塊編碼的並行遺傳算法。該方法所依據的基本框架是粗粒度並行遺傳算法,在染色體群體中識別出可能的基因塊,然後用基因塊作為新的基因單位對染色體重新編碼,產生長度較短的染色體,在用重新編碼的染色體群體作為下一輪以相同方式演化的初始群體。而到了2005年,針對用並行遺傳算法求解TSP的這一問題,又有人指出用彈性策略來維持群體的多樣性的方法,使得算法突破了局部收斂,向全局最優解的方向發展。

破譯生命遺傳的密碼(一)

1953年夏,在美國學術討論會上,有兩個學者對DNA的結構及其遺傳含意的做了報告,之後又與在會的其他學者們圍繞著DNA堿基順序和蛋白質的氨基酸順序之間的相互關係展開了熱烈討論。在他們討論的中,其中有一個中心議題就是:4種不同的堿基是如何排列組合進行編碼才得以表達出20種不同的氨基酸的。

針對這一問題,物理學家G·伽莫夫是第一個提出了具體設想的人。他認為堿基的不同組合可以決定氨基酸,從排列組合計算,兩個堿基組成密碼太少,隻有42=16種;四個堿基組成密碼又太多,有44=256種,三個堿基組成密碼有43=64種,比較合適。後來又在他進一步的推論下,得出了這樣一個結果:一種氨基酸可能不止一個密碼。

破譯生命遺傳的密碼(二)

在1961年克裏克同S·布倫納等人用采用噬菌體突變體實驗進行研究遺傳密碼的比例和翻譯機製。實驗表明,密碼確是以三聯體核苷酸的形式代表著20種不同的氨基酸,而且是由一個固定點開始,朝著一個方向一個挨一個地讀下去,如果中間有一個核苷酸發生了增或減的差誤,以下的密碼都會發生變化。克裏克提出,密碼極可能有同義語,一個密碼可能不隻代表一個氨基酸。這一結果為原來進行數學推論的種種可能性找到了實驗根據。

生物化學家M·W·尼倫貝格是第一個用實驗給予遺傳密碼確切解答的人。1961年他和另一位科學家馬太首先在實驗室內發現了苯丙氨酸的密碼是RNA上的尿嘧啶,並得到了單一苯丙氨酸組成的多肽長鏈。生物化學家S·奧喬亞和尼倫貝格分別測定了各種氨基酸的遺傳密碼。到了1963年,20種氨基酸的遺傳密碼都被測出。而生物化學家H·G·霍拉納則在60年代用化學的方法合成了64種可能的遺傳密碼,並連它們的活性也一起進行了測試。到了60年代末64種遺傳密碼的含意終於全部得到了解答,至此,“遺傳密碼辭典”才得以問世。在破譯遺傳密碼方麵,由於尼倫貝格和霍拉納因做出了重大貢獻,所以於1968年二人獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。

破譯生命遺傳的密碼(三)

在20世紀的生命科學中,遺傳密碼的破譯成了最激動人心的重大科學成就之一,它對生物工程的意義可以和元素周期表在化學上的意義相比。這等於編著了一本生命科學的辭典,而這本辭典適應於從細菌到人類的一切生物。而所有的生物都是依照該辭典查閱、翻譯著自己的蛋白質的,同時又按照這本辭典營造、傳遞著生命。