为了更好地理解符号-物质关联及其对我们的启示，让我们近距离观察DNA，这个生命系统中符号-物质关联的最佳示例。首先，为了理解生命系统中的符号，我们需要学习一点生物符号学知识。我们的老师是马塞洛·巴比里（Marcello Barbieri），来自费拉拉大学的一位理论生物学家。
符号学是研究标识（即符号）及其含义的学问。该领域的基础理论为根据定义，符号总与其含义相关。我们已经从史蒂夫·马丁和他对巴黎的意见中看出，符号和其含义之间并不存在决定性的关系。无论是在美国还是在法国，鸡蛋就是鸡蛋，但我们对鸡蛋的称呼不一样。物体完全区别于其符号表征（英语的“egg”或是法语的“oeuf”）及我们对符号的理解。巴比里指出，符号和其含义的关系是由一种代码实现的，即一套用于指定符号和含义对应关系的约定俗成的规则。代码由某种媒介产生，即代码生成器。负责编制代码的代码生成器产生了符号系统。因此，巴比里说：“符号系统是由标识、含义与由单一媒介即单一代码生成器产出的代码构成的三位一体。”13
生物符号学是研究生命系统中的标识与代码的学问。该领域的基础理论认为，“基因编码的存在表明所有细胞都是一种符号系统”14。巴比里称，现代生物学还没有接受这条生物符号学基本假说，因为现代生物学中有3个核心概念与之不符。其一是将细胞看作计算机。在这个比喻中，基因（生物信息）相当于软件，蛋白质相当于硬件。计算机有代码，但它并不是符号系统，因为代码来自系统外部的代码生成器，而根据我们从上文中学到的知识，符号系统应当包含代码生成器。“细胞就像计算机”的观点认为，遗传编码也来自系统之外的代码生成器，即自然选择。在这个语境下，生物就不是符号系统，“遗传编码”不过是一个比喻。
现代生物学与生物符号学的第二个概念冲突来自唯物主义，即任何事物都可被简化为物理实体。生物学家认为物质（包括DNA、分子、细胞、生物体等）及其行为遵循一定的法则。而符号学编码遵循的是非决定论的、模糊不清的规则，而不是决定论的、将系统与其含义紧密相连的法则。第三个矛盾来自对一切生物革新都来自自然选择的确信与否。
巴比里认为，生物学家在给出以上这些基本假设时忽视了某些基本问题：他们无视了生物的起源。自然选择下的进化需要遗传记录的复制和蛋白质的制造，但这些过程本身也拥有某种起源。巴比里指出，生物系统中的基因和蛋白质与其他分子具有本质区别，主要原因在于它们的产生方式与其他分子截然不同。
由诸如计算机和石头一类物体构成的无机世界中的分子结构由原子自发形成的关联决定。这种关联本身又由原子的内在属性，即其化学与物理性质决定。这很符合决定论观点。
生物系统不一样。基因是由核苷酸构成的精巧链条，蛋白质是由氨基酸构成的精巧链条。这些链条并不是在细胞内自发形成的。它们并非一见钟情，从而在某种不可逆的化学力量下聚合在一起。相反，它们之所以能形成链条，是因为有一系列分子、一整套核糖核苷酸（RNA）系统和蛋白质组装器来辅助这一过程。巴比里指出，这对生命起源的意义是重大的。
负责将核苷酸绑定在一起的原始“关联制造”分子，即RNA系统的前体，诞生时期远早于第一个细胞的出现。负责按照模板聚合核苷酸的“关联制造”分子、或者说“复制者”分子同样古老。这些关联制造者和复制者通过随机的分子聚合形成。自然选择以一种精雕细琢的方式制造了生命，但进化所需的分子即关联制造者和复制者早在生命出现之前就已存在。
巴比里指出：“自然选择是分子复制活动的长期产物，如果复制是生命的基本机制，分子复制也将是进化的唯一机制。”15但事实并非如此。基因可以当自己的模板并进行自我复制，蛋白质不能。蛋白质不能从其他蛋白质那里复制产生。巴比里还强调，最早的蛋白质制造者具有一个了不起的特性，即“能够确保基因与蛋白质之间的特定关联，因为如果没有这种关联，就不会有生物独特性，没有生物独特性，就不会有遗传和繁殖。没有基因与蛋白质之间的特定对应关系，我们所认识的生命就不会存在”16。他所说的特定对应关系就是代码。必须先有代码，其后才能有自然选择。
这里有一个有趣的概念：如果如同早期学说所认为的那样，基因与蛋白质之间的对应关系不是某种代码，而是由某种经典化学原理所决定的，生物系统就会是自动的，因此也是符合决定论的。但事实并非如此，这对生物学家来说是个意外。基因与其编码的、负责组成蛋白质的氨基酸序列之间的桥梁是由转运RNA分子构建的。这些分子具有两个识别位点：一个用于识别密码子（3个核苷酸的组合），另一个用于识别氨基酸，从而将二者连接在一起。如果密码子与特定核苷酸之间的连接是由它们的物理结构所决定的，这个过程或许也可以被看作一个自动化机制，但事实并非如此。RNA上的两个识别位点彼此独立，并存在物理结构上的分离。巴比里指出：“密码子和氨基酸之间根本不存在必要连接，它们之间的特定对应关系只能是某种约定俗成的规则的产物。简而言之，只有真正的代码能够保证生物特异性，这意味着遗传编码概念不可能仅仅是一个语言学上的比喻。”因此，他给出了如下的结论：“细胞是真正的符号系统，因为它包含此类系统的所有基本特征，例如符号、含义、以及由同一个代码生成器产出的代码。”17
生物符号系统违背了现代生物学的几大基本概念，而最新发表的论文提供了相关证据。最近，科学家们发现头足动物（包括章鱼在内的一类动物）能对自己的RNA进行重编码。RNA分子具有同时编码DNA（分子的一部分结构负责识别由三个核苷酸构成的DNA密码子序列）与蛋白质（另一部分负责识别氨基酸）的优势。RNA重编码意味着可以根据同样DNA符号序列合成不同的蛋白质，其结果导致基因与蛋白质之间一对一关系被破坏。重编码使得章鱼的基因在DNA序列不变的情况下生产出许多不同种类的蛋白质18。这是一个重大发现。它表明生物学中与生物个体符号系统相违背的三大概念可能是错误的。这个系统可以改变自己的代码。这个系统拥有一个内在的代码生成器，后者可以带来生物学革新即新的蛋白质，且无须自然选择参与。这个发现还表明，生命系统中的符号与其含义的对应关系具有随机性。
如果生物系统中的符号具有随机性，RNA又是代码生成器，为什么DNA会成为主宰？为什么在过去的数亿年间，DNA都在分子符号系统中一家独大？就其物理构成来说，DNA分子极其稳定，不像RNA。因此，DNA的符号结构能在进化历程中得以保留。尽管我们和其他生物细胞中的DNA结构现在十分稳定，但是在生命起源初期，DNA的结构并不是这样的。通过不可逆的、概率性的自然选择过程，分子的随机打乱与重组产生了由核苷酸构成的大分子。再通过进一步打乱，成功的DNA组件与序列得以生存下来，并开始自我复制。
但是，当我们在谈论DNA时，“成功”到底指的是什么？DNA由4种不同的核苷酸构成。基因是特定核苷酸组合的序列，它们是用于制造蛋白质的符号说明，或者说配方。什么样的DNA序列是成功的？成功是指在生命在世期间保持物理结构稳定吗？还是说是指在生物复制过程中保持稳定的信息编码？二者都是。DNA通过对其产生过程的限制成为记忆遗传信息的结构，它遵循牛顿法则，在细胞的液体环境中，DNA能够通过其核苷酸碱基的性质保持自身热力学稳定。但是，在信息（主观）模式下，DNA遵循的是规则，而不是物理法则。进化对碱基序列的选择依照的是一条规则：选择对生物生存和繁衍最可靠、最有用的信息。核苷酸组成了DNA，并以符号形式携带被选择的信息，尽管具有随机性，但因为它们漂亮地完成了自己的工作，所以在进化过程中能保持稳定，并且持续表现优秀，不像某些拿到终身教职以后就开始吃老本的大学教授。
通过复制，这些核苷酸被读取、翻译为线性的氨基酸序列（构成酶与蛋白质），这个过程遵循的也是规则。这些规则被称为基因编码。DNA包含序列，执行代码的却是RNA分子。特定DNA序列被称为密码子，由3个核苷酸构成，代表特定的氨基酸序列。这是一个明确的关系，但并非一一对应。例如，有6种不同的密码子代表精氨酸，而只有一种密码子代表色氨酸。但是，DNA序列的组成部件（即符号）与氨基酸序列的组成部件（即含义）并不相像，就好比指代配方成分的词语和成分本身并不相像。
当一串DNA序列被翻译成氨基酸序列后，DNA的指导任务就（暂时）结束了。但这并不意味着符号对氨基酸物理结构的约束也结束了。氨基酸序列被建造出来后（记住氨基酸之间的连接不是自发的），它会自我折叠，在分子间形成微弱的连接，就如同很弱的磁铁。连接的种类与折叠的形式取决于每个氨基酸的位置，这完全由符号系统决定。这个步骤非常关键。一旦氨基酸各就各位，物理法则就决定了它们之间的连接。有些氨基酸讨厌水，有些喜欢水；有些氨基酸喜欢抱团，有时甚至表现得十分热情。氨基酸序列与环境的互动将序列折叠成三维的结果，即蛋白质19。折叠使遵循规则的、一维线性的氨基酸转变为一个遵循法则的、三维的、动态的、功能明确的结构（蛋白质）。
The Consciousness Instinct
当然，蛋白质遵循物理与化学的因果法则。但是，DNA序列中随机的、符号化的信息才真正决定了蛋白质的物质组成与生化功能。
这真是太神奇了。DNA是一个天然的例子，表现了符号信息（核苷酸序列）如何控制物理功能（酶的运作），连接二者的是一套遵循规则的代码，也就是冯·诺伊曼提出的假说中所认为的，一个可进化、自我复制的机器人所必需的一种机制。不过等等：蛋白质是谁造的？DNA持有信息，被解码用于制造蛋白质，那么是谁启动了这个过程？答案是：另一个蛋白质。为了启动复制过程，必须先有一个酶（蛋白质）将DNA链条解开。将DNA链撬开的是一个全新的蛋白质。这就像是古老的“先有鸡还是先有蛋”问题：没有催化酶解开DNA链，DNA携带的信息就会丧失作用，无法被复制、转录或翻译，但没有DNA，就没有催化酶。玻尔的互补原理——两个互补的部分，两种描述模式，共同构成了一个独立的系统。
冯·诺伊曼在他关于自我复制的思想实验中，指出他回避了“最引人入胜、最激动人心、最关键的问题，即为什么自然界会出现分子或分子聚集……这样两种现象，为什么在有些情况下它们是大分子，在有些情况下则是大的聚集体”20。帕蒂认为，是分子的大小将量子世界与经典物理世界联系在了一起：“酶足够小，可以利用量子相干性获得生物所依赖的、巨大的催化能力，但它也足够大，从而获得了高特异性与随机性，能够产生足够不相干的、能按照经典结构模式运作的产物。”21简单来说，量子相干指的是亚原子粒子能够彼此同步、合作产生不相干的产物，即不具有量子性质的粒子。帕蒂还指出，已有研究支持了他的假说，即酶需要量子效应22，而生物无法在严格的量子世界中诞生23。量子层级与经典物理层级，二者都很重要。
