Moleküle bevorzugen es, „Deserteure“ und „Trittbrettfahrer“ zu sein, aber sobald sich die Bedingungen verschlechtern, tun sie es
Was haben die Autoren des neuen Werkes gemacht?
Die neue Hypothese wurde als Artikel in der Zeitschrift Life veröffentlicht. Seine Autoren sind der Doktorand Alexandre Champagne-Ruel und sein Betreuer Paul Charbonneau, Professor am Department of Physics der University of Montreal.
Die Autoren der Studie legten die Hypothese zugrundedass das Leben auf der Erde in Netzwerken sich selbst reproduzierender Moleküle entstand. Selbstreplizierende Moleküle sind ein dynamisches System, in dem eine identische oder ähnliche Kopie von sich selbst erstellt wird. Biologische Zellen vermehren sich in einer geeigneten Umgebung durch Zellteilung. Bei der Zellteilung wird die DNA repliziert und kann bei der Fortpflanzung an die Nachkommen weitergegeben werden.
Forscher haben Computermodelle entwickeltverschiedene Umgebungen, um zu beobachten, wie solche selbstreplizierenden Moleküle interagieren. Dies ist notwendig, um Ereignisse zu simulieren, die während der Entstehung des Lebens stattgefunden haben könnten.
„Physiker untersuchen oft verschiedene komplexe Formen, invor allem der Ursprung des Lebens. Es gibt mehrere Modelle, nach denen, als das Leben entstand, eine aktive Zusammenarbeit zwischen den Beteiligten an diesem Prozess bestand “, sagte Champagne-Ruel.
Forscher haben Computermodelle verschiedener Umgebungen entwickelt, um zu beobachten, wie solche selbstreplizierenden Moleküle interagieren.
Warum brauchten sie Darwins Evolutionstheorie?
Champagne-Ruel und Charbonneau bauten zunächst ihr Modell, das auf dem Gefangenendilemma basiert. Dies ist ein spieltheoretisches Szenario, das in einer Reihe von wissenschaftlichen Bereichen verwendet wird.
Im Zentrum dieses Problems steht eine Handlung über zwei Gefangene,die einer Straftat verdächtigt werden. Sie wurden von der Polizei festgenommen und in verschiedene Zellen gesteckt. Jetzt muss jeder Gefangene entscheiden, ob er seine Tat gesteht oder schweigt.
Beide Kriminellen sitzen also in unterschiedlichen ZellenSie können nicht sprechen, aber sie wissen, dass sie, wenn beide nicht gestehen, in sechs Monaten freigelassen werden, weil es keine Beweise für ein Verbrechen gibt. Wenn beide sich schuldig bekennen, drohen ihnen zwei Jahre Haft. Und wenn einer gesteht, der zweite aber nicht, dann wird der erste freigelassen und der zweite für drei Jahre inhaftiert. Der Kern des Dilemmas besteht darin, dass Sie unabhängig davon, was Ihr Gegner tut, mehr gewinnen, wenn Sie desertieren (Ihrem Komplizen davon erzählen) als wenn Sie kooperieren (schweigen). Aber es wäre für beide besser, wenn sie sich für eine Zusammenarbeit entscheiden würden.
Die Autoren des neuen Werks haben früher gebautModellieren Sie dieses Dilemma. Dann fügten sie die drei Kernprinzipien des darwinistischen Systems hinzu – Selektion, Vererbbarkeit und Variation (oder Mutation) – und führten Simulationen auf einem Raster durch, in dem die „Spieler“ frei und wiederholt handelten.
„Während der Simulation haben wir Strategien berechnet,wer punktet. Wir haben sie ausgewählt und kostenlos verteilt, um die Dynamik nachzubilden, die in einer präbiotischen Umgebung geherrscht haben könnte“, erklärte Champagne-Ruel.
Was die Autoren während der Simulation überraschte
Während der Interaktionen entdeckte Champagne-Ruel dasdass die Spieler, die übergelaufen sind, dominieren. In manchen Varianten werden solche Spieler auch Trittbrettfahrer genannt. Dies sei ein bekanntes Ergebnis der evolutionären Spieltheorie für diese Art der Modellierung, sagt er.
Aber wenn Spieler Fehlerquoten bekommen,die nicht nur vererbt wird, sondern auch Mutationen unterliegt, dann wird das System von denen erobert, die mitmachen. Sobald sie sich in einer evolutionären Umgebung befinden, in der es Vererbbarkeit und Variabilität gibt, blüht die Zusammenarbeit auf. Dies geschieht auch dann, wenn zunächst ein Konkurrenzumfeld herrschte, in dem alle übergelaufen sind.
Physiker stellten fest, dass ein so scharfer Übergang zuKooperation ähnelt dem, was in der Physik als Phasenübergang bezeichnet wird. Es ist eine plötzliche spontane Reorganisation eines Systems, beispielsweise wenn Wasser den Siedepunkt erreicht.
„Unser Modell unterstützt die Idee, dass die Entstehung des Lebens einem Phasenübergang ähneln könnte. Diese Hypothese ähnelt denen, die bereits aufgestellt wurden“, sagte Champagne-Ruel.
Das Modell unterstützt die Idee, dass die Entstehung von Leben wie ein Phasenübergang sein kann.
Gibt es eine Zusammenarbeit bei der Entstehung des Lebens auf anderen Planeten?
Die Ergebnisse von Champagne-Ruel zeigen, dass Kooperation und Kooperation auch dann entstehen können, wenn ein System keine entwickelten Genome und kein komplexes Verhalten von Organismen aufweist.
„Wenn die Zusammenarbeit zwischen Molekülen undDa Organismen in der Natur so leicht vorkommen, lässt dies darauf schließen, dass Leben auch unter ungünstigen Bedingungen existieren kann. Mithilfe des James-Webb-Weltraumteleskops könnten wir es möglicherweise in naher Zukunft finden“, bemerkte Champagne-Ruel. „Astrobiologen sollten keine Hinweise ignorieren, da natürliche Zusammenarbeit – und damit Leben – sogar in einer Umgebung entstehen kann, die ungünstig erscheint .“
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