Віртуальна еволюція
Avida працює, використовуючи віртуальний світ. У ньому програми конкурують за процесорний час і доступ до пам'яті. Точно так само, як це роблять організми, які конкурують за ресурси в реальному світі. Ці віртуальні форми життя можуть самовідтворюватися. Але, що важливо, в них запрограмована помилка копіювання. Тому, як і в реальному житті, мутації можуть бути перенесені в дочірні програми для імітації еволюції шляхом природного відбору.
Оскільки вони самовідтворюються, мутуючі комп'ютерні програми можуть бути дуже небезпечними, якщо втечуть від Avida і заразять Інтернет як запобіжний захід віртуальний світ запускається на імітованому комп'ютері всередині реального комп'ютера. Тому ці програми виглядають зовні як прості дані.
Звідки з'явився перший реплікатор? У Avida перший реплікатор написаний програмістами. Але в реальному житті перший біологічний реплікатор повинен був з'явитися спонтанно. Його породила природа, і саме тут проявляється вибірковість. «Виявляється, що реплікатори, будь то в природі або в Avida, рідкісні», - говорить Адамі, «і є ймовірність, що випадкова програма (або складання молекул) не буде відтворюватися».
Програми написані комп'ютерною мовою, яка містить 26 інструкцій. Вони аналогічні окремим мономерам у хімії, позначеними літерами алфавіту від a до z. Пеклами використовує цю систему, щоб провести аналогію з писемністю.
Уявіть собі сумку, заповнену однаковими табличками, що містять усі літери алфавіту. Випадкове складання букв в послідовності різної довжини, звані «лінійними гетерополімерами», створює ланцюжки інструкцій, в які кодується інформація. Якщо ці полімери читати як слова, вони в більшості випадків будуть безглуздою абракадаброю. Вони будуть містити нагромадження букв, які не мають ніякого сенсу. Також молекули, які були доступні на ранній Землі, мали багато різних способів зв'язуватися один з одним в результаті різних хімічних реакцій. Ймовірність того, що природа створить правильну молекулярну структуру для самореплікації, невелика.
Пристрасна машинка
Адамі вказує на те, що в мові одні літери зустрічаються частіше, ніж інші, рідко використовуються «q» або «z», але «t», «e» і «a» - це поширені літери в словах. Вчений припускає, що проблема вибору може бути краще зрозуміла як модель «зміщеної пишучої машинки». У ній певні хімічні реакції відбуваються частіше, ніж інші, якби в сумці було більше звичайних букв і менше рідко використовуваних, то навіть випадкове витягування могло б призвести до отримання деяких реальних слів.
Разом зі своїм учнем Томасом Лабаром Адамі перевірив принцип упередженої машинки в Avida. Він завантажував інструкції з тими мономерами, які корисні для самозвідання. У мільярді випадкових програм, складених з ланцюжків «листів», які згодом справила Авіда, Адамі виявив, що 27 з них можуть самовідтворюватися. Він використовував ці 27, щоб створити розподіл ймовірностей, а потім продовжив виконання програми, виявивши, що число самореплікаторів продовжує різко збільшуватися.
«Іншими словами, це говорить про те, що якщо у вас є процес, який генерує ці мономери з правильною частотою, то ви зможете знайти самореплікатори набагато швидше», - говорить Адамі.
27 початкових самореплікаторів з мільярда лінійних гетерополімерів виявилися не дуже схожі між собою. Але рання Земля була великим місцем. Вона була сповнена можливостей, з усіма видами різних середовищ, в яких природа могла експериментувати. Вона могла вільно комбінувати мономери з утворенням корисних полімерів для життя, однак, хоча теоретичні оцінки Адамі були експериментально підтверджені Avida, копіювання процесу перевірки теорії світу РНК - ця інша тема. Тому що обсяг інформації, що міститься в РНК, занадто великий. Навіть комп'ютеру складно з ним справитися, проте Адамі розглядає свою модель «пристрасною пишучої машинки» як одне із загальних правил, яке може пояснити етапи виникнення біологічних процесів.