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植物能做數學嗎？這是本週在eLife雜誌上發表的一篇新論文的主張，標題為《擬南芥植物進行算術除法以防止夜間飢餓》。所討論的植物並不是在它們的葉子上吐出文字題的數字答案，而是做正常的植物活動：根據環境條件以不同的速率使用儲存為澱粉的能量。植物從陽光中獲取能量，因此在夜間，澱粉消耗的速率必須是平穩的，以便維持能量直到黎明並防止“血糖崩潰”。研究人員在先前的一項研究中發現，植物幾乎每天晚上都會完全消耗掉它們的澱粉，並且在“日落”之後，無論燈光熄滅的時間是早於還是晚於植物基於其晝夜節律的“預期”，消耗速率都將保持基本恆定。基於這些結果，研究人員提出了一個數學模型，根據該模型，植物“除以”澱粉儲存量除以到黎明前的時數，以確定適當的消耗速率。
假設陽光的可用性和晝夜節律控制著光合植物的行為，尤其是在澱粉代謝方面，這並不是一個很大的邏輯飛躍。關於晝夜振盪的機制以及這些週期的調節和代謝後果，基因如何被開啟和關閉以及代謝如何受到調節，存在廣泛而持續的研究。正如我的一個朋友所說，說這種調節是一種算術“計算”， “就像說披薩計算π，因為它們的面積總是π*r^2。”
作者同意“在概念上尚不清楚如何執行這種計算”，但是至少在論文如何發展這種細胞計算的擴充套件隱喻方面，它在概念上和修辭上都非常有趣。活細胞會感知並響應細胞外部（如陽光）或內部（如澱粉水平）的許多訊號。這些訊號被感知，處理並整合到不同條件和不同細胞中的協調反應中的方式，是幾十年來生物學研究中更為豐富的領域之一。這種細胞“資訊處理”在合成生物學中也引起了巨大的興趣，在合成生物學中，在簡化的遺傳網路中構建生物“計算”，以建立可用於建立生物感測器或精確控制工程代謝途徑的細胞“邏輯”。
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這些天，我（比平時）更關注隱喻，明喻和類比，因為我正在閱讀中國米耶維爾的大使館，這是一部科幻小說，背景設定在遙遠的未來，在一個擁有獨特語言的昆蟲類外星人的星球上。這些生物不可能說謊，並且為了使用明喻，它們必須是字面意義上構建的——要說“這就像一塊被分成兩半並粘在一起的岩石”，必須存在一塊被分成兩半並粘在一起的岩石，一個物體和一個事件，成為語言的一部分。我忍不住再次在這裡類比合成生物學，在這種情況下，關於生物系統和訊號處理的計算隱喻實際上正在被構建到遺傳設計中。我們構建隱喻來理解它們，透過與工程學的類比來理解生物學。
植物真的在“做數學”嗎？細菌是否被設計成具有對兩種訊號的比率做出反應的轉錄級聯，“比某些人更擅長數學”，正如某些頭條新聞所宣稱的那樣？這些是可能導致一些關於數字的本質和生物學中機器隱喻的恰當性的非常哲學性的深刻思考的隱喻，但是也許，像大使館的明喻一樣，這些模型和“電路”的構建是新的生物語言的序曲。我們將用這些數學明喻說些什麼？