تفضل الجزيئات أن تكون "فارة" و"ركابًا أحرارًا"، ولكن بمجرد أن تسوء الظروف، فإنها تصبح كذلك
ماذا فعل مؤلفو العمل الجديد؟
تم نشر الفرضية الجديدة كمقال في مجلة Life. مؤلفوها هم طالب الدكتوراه ألكسندر شامبين رويل ومشرفه بول شاربونو ، أستاذ في قسم الفيزياء بجامعة مونتريال.
اتخذ مؤلفو الدراسة الفرضية حولأن الحياة نشأت على الأرض في شبكات من الجزيئات ذاتية التكاثر. الجزيئات ذاتية التكاثر هي نظام ديناميكي يتم من خلاله إنشاء نسخة مطابقة أو مشابهة لنفسها. تتكاثر الخلايا البيولوجية في بيئة مناسبة عن طريق الانقسام الخلوي. أثناء انقسام الخلايا، يتم تكرار الحمض النووي ويمكن نقله إلى النسل أثناء التكاثر.
طور الباحثون نماذج حاسوبيةبيئات مختلفة لملاحظة كيفية تفاعل هذه الجزيئات ذاتية التكاثر. وهذا ضروري لمحاكاة الأحداث التي يمكن أن تكون قد حدثت أثناء نشأة الحياة.
غالبًا ما يدرس الفيزيائيون أشكالًا معقدة مختلفة ، فيخاصة أصل الحياة. قال شامبين رويل: "هناك العديد من النماذج التي وفقًا لها ، عندما ظهرت الحياة ، كان هناك تعاون نشط بين المشاركين في هذه العملية".
طور الباحثون نماذج حاسوبية لبيئات مختلفة لمراقبة كيفية تفاعل هذه الجزيئات ذاتية التكرار.
لماذا احتاجوا إلى نظرية التطور لداروين؟
قام شامباني-رويل وشاربونو في البداية ببناء نموذجهما، الذي يعتمد على معضلة السجين. هذا هو سيناريو نظرية اللعبة الذي يستخدم في عدد من المجالات العلمية.
في قلب هذه المشكلة هناك مؤامرة تدور حول سجينين،الذين يشتبه في ارتكابهم جريمة. وقد اعتقلتهم الشرطة ووضعتهم في زنزانات مختلفة. الآن يجب على كل سجين أن يقرر ما إذا كان سيعترف بما فعله أو يبقى صامتاً.
كلا المجرمين يجلسان في زنزانات مختلفة، لذلكلا يمكنهم التشاور، لكنهم يعلمون أنه إذا لم يعترف كلاهما، فسيتم إطلاق سراحهما خلال 6 أشهر بسبب عدم وجود أدلة على ارتكاب جريمة. إذا اعترف كلاهما بالذنب، فسيقضيان عامين. وإذا اعترف أحدهما ولم يعترف الثاني، يطلق سراح الأول ويسجن الثاني ثلاث سنوات. جوهر المعضلة هو أنه بغض النظر عما يفعله خصمك، فإنك ستكسب أكثر إذا هجرت (أخبر شريكك) عما إذا تعاونت (التزم الصمت). ولكن سيكون من الأفضل لكليهما إذا قررا التعاون.
اعتاد مؤلفو العمل الجديد على البناءنموذج لهذه المعضلة. ثم أضافوا المبادئ الأساسية الثلاثة للنظام الدارويني - الاختيار والتوريث والتنوع (أو الطفرة) - وأجروا عمليات محاكاة على شبكة حيث تصرف "اللاعبون" بحرية وبشكل متكرر.
"أثناء المحاكاة ، حسبنا الاستراتيجيات ،الذي سجل نقاط. لقد اخترناها وقمنا بتوزيعها بحرية ، مما أعاد خلق الديناميكيات التي ربما كانت سائدة في بيئة ما قبل الحيوية "، أوضح شامبين رويل.
ما فاجأ المؤلفين أثناء المحاكاة
خلال التفاعلات، اكتشف شامباني-رويل ذلكأن اللاعبين الذين انشقوا يهيمنون. في بعض الاختلافات، يُطلق على هؤلاء اللاعبين أيضًا اسم الدراجين الأحرار. ويقول إن هذه نتيجة معروفة لنظرية اللعبة التطورية لهذا النوع من النمذجة.
ولكن عندما يحصل اللاعبون على معدلات خطأ ،التي ليست موروثة فحسب ، بل تخضع أيضًا للطفرات ، عندئذٍ يتم القبض على النظام من قبل أولئك الذين يتعاونون. بمجرد أن يكونوا في بيئة تطورية حيث يوجد التوريث والتنوع ، يزدهر التعاون. يحدث هذا حتى لو كانت هناك في البداية بيئة تنافسية هجر فيها الجميع.
لاحظ الفيزيائيون أن مثل هذا التحول الحاد إلىالتعاون يشبه ما يسمى في الفيزياء بمرحلة انتقالية. إنها إعادة تنظيم عفوية مفاجئة للنظام ، مثل عندما يصل الماء إلى نقطة الغليان.
"يدعم نموذجنا فكرة أن ظهور الحياة قد يكون مشابهًا لمرحلة انتقالية. وقال شامبين رويل: "هذه الفرضية مشابهة لتلك التي تم طرحها بالفعل".
يدعم النموذج فكرة أن ظهور الحياة يمكن أن يكون مشابهًا لمرحلة الانتقال.
هل هناك تعاون في أصل الحياة على الكواكب الأخرى
تظهر نتائج شامباني-رويل أنه حتى لو لم يكن لدى النظام جينومات متطورة وسلوك معقد للكائنات الحية، فلا يزال من الممكن أن ينشأ التعاون.
"إذا كان التعاون بين الجزيئات وتنشأ الكائنات الحية بسهولة في الطبيعة، مما يشير إلى أن الحياة يمكن أن توجد أيضًا في ظروف غير مواتية. وأشار شامبين رويل إلى أنه "من المحتمل أن نجده في المستقبل القريب بمساعدة تلسكوب جيمس ويب الفضائي. ويجب على علماء الأحياء الفلكية ألا يتجاهلوا أي أدلة، لأن التعاون الطبيعي - وبالتالي الحياة - قد يظهر حتى في بيئة تبدو غير مواتية". ".
قراءة المزيد
التشخيص في دقيقة: كيف تغير تكنولوجيا المعلومات الرعاية الصحية
وجد العلماء أكبر نبات: طوله 180 كم ، وعمره حوالي 4.5 ألف سنة
أصبح جدري القرود فيروسًا عالميًا: لماذا ينتقل بهذه السرعة