根据朴茨茅斯大学的一项研究，利用一种新的物理定律，可以在基因突变发生之前预测它们。
这篇论文发现，信息动力学第二定律的行为与热力学第二定律不同——这一发现可能对未来基因组研究、进化生物学、计算、大数据、物理学和宇宙学的发展产生巨大影响。
主要作者Melvin Vopson博士说:“在物理学中，存在着支配宇宙中发生的一切的定律，例如物体如何运动，能量如何流动，等等。一切都以物理定律为基础。
“最强大的定律之一是热力学第二定律，它确立了熵——一个衡量孤立系统无序程度的指标——只能增加或保持不变，但永远不会减少。”
这是一个与时间箭头有关的无可争议的定律，它表明时间只会朝一个方向走。它只向一个方向流动，不能倒退。
他说:“想象两个透明的玻璃盒子。在左边你可以看到红色的气体分子，就像红色的烟。在右边，有蓝色的烟雾，在它们之间有一个屏障。如果你移开隔板，两种气体就会开始混合，颜色就会改变。没有一个过程，这个系统可以自行分离蓝色和红色。
“换句话说，如果没有能量消耗，你不可能降低熵或将系统组织成以前的样子，因为熵只会保持不变或随着时间的推移而增加。”
沃普森博士是一名信息物理学家。他的工作是探索信息系统，可以是任何东西，从笔记本电脑的光盘到生物体内的DNA和RNA。这篇论文是与中央兰开夏大学的Serban Lepadatu博士合作撰写的。
沃普森博士补充说:“如果热力学第二定律规定熵需要保持不变或随着时间的推移而增加，我认为信息熵可能会是相同的。
“但勒帕达图博士和我的发现恰恰相反——它会随着时间的推移而减少。信息动力学第二定律与热力学第二定律恰恰相反"
沃普森博士声称，这可能是导致生物有机体基因突变的原因。
他解释说:“世界范围内的共识是，突变是随机发生的，然后自然选择决定突变对有机体是好是坏。”如果这种突变对生物体有益，它就会被保存下来。
“但如果有一个隐藏的过程驱动这些突变呢?”每次我们看到我们不理解的东西时，我们会用“随机的”、“混乱的”或“超自然的”来描述它，但这只是因为我们无法解释它。
“如果我们可以从确定性的角度来研究基因突变，我们就可以利用这一新的物理定律在突变发生之前预测突变——或突变的概率。”
沃普森博士及其同事分析了真实的Covid-19 (Sars-CoV-2)基因组，发现它们的信息熵会随着时间的推移而下降:“在短时间内经历大量突变的最好例子是病毒。随着Sars-CoV-2变异成如此多的变种，大流行给了我们理想的检测样本，现有的数据令人难以置信。
新冠肺炎数据证实了信息动力学第二定律，这项研究打开了无限的可能性。想象一下，看着一个特定的基因组，在突变发生之前判断它是否有益。这可能是一项改变游戏规则的技术，可以用于基因疗法、制药业、进化生物学和流行病研究。”
这篇论文发表在AIP Advances杂志上。
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