Molekyylit ovat mieluummin "aavikolaisia" ja "vapaamatkustajia", mutta heti kun olosuhteet huononevat, ne
Mitä uuden teoksen tekijät tekivät?
Uusi hypoteesi julkaistiin artikkelina Life-lehdessä. Sen kirjoittajat ovat jatko-opiskelija Alexandre Champagne-Ruel ja hänen ohjaajansa Paul Charbonneau, Montrealin yliopiston fysiikan laitoksen professori.
Tutkimuksen tekijät ottivat pohjaksi hypoteesin noinettä elämä syntyi maan päällä itsereplikoituvien molekyylien verkostoissa. Itsereplikoituvat molekyylit ovat dynaaminen järjestelmä, jossa itsestään luodaan identtinen tai samanlainen kopio. Biologiset solut sopivassa ympäristössä lisääntyvät solujen jakautumisen kautta. Solunjakautumisen aikana DNA replikoituu ja se voidaan siirtää jälkeläisille lisääntymisen aikana.
Tutkijat ovat kehittäneet tietokonemallejaeri ympäristöissä havaitsemaan, kuinka tällaiset itsereplikoituvat molekyylit ovat vuorovaikutuksessa. Tämä on välttämätöntä tapahtumien simuloimiseksi, jotka olisivat voineet tapahtua elämän syntymisen aikana.
"Fyysikot tutkivat usein erilaisia monimutkaisia muotoja, mmvarsinkin elämän alkuperä. On olemassa useita malleja, joiden mukaan elämän syntyessä tähän prosessiin osallistujien välillä oli aktiivista yhteistyötä”, Champagne-Ruel sanoi.
Tutkijat ovat kehittäneet tietokonemalleja erilaisista ympäristöistä tarkkailemaan, kuinka tällaiset itsestään replikoituvat molekyylit ovat vuorovaikutuksessa.
Miksi he tarvitsivat Darwinin evoluutioteoriaa?
Champagne-Ruel ja Charbonneau rakensivat ensin mallinsa, joka perustuu vangin dilemmaan. Tämä on peliteorian skenaario, jota käytetään useilla tieteen aloilla.
Tämän ongelman ytimessä on juoni kahdesta vangista,joita epäillään rikoksesta. Poliisi pidätti heidät ja laittoi eri selleihin. Nyt jokaisen vangin on päätettävä, tunnustaako hän tekonsa vai vaikeutuuko hän.
Molemmat rikolliset istuvat eri sellissä, jotenei voi neuvotella, mutta he tietävät, että jos kumpikaan ei tunnusta, heidät vapautetaan kuuden kuukauden kuluttua, koska rikoksesta ei ole todisteita. Jos molemmat tunnustavat syyllisyytensä, he saavat kaksi vuotta vankeutta. Ja jos toinen tunnustaa, mutta toinen ei, ensimmäinen vapautetaan ja toinen vangitaan kolmeksi vuodeksi. Dilemman ydin on, että riippumatta siitä, mitä vastustajasi tekee, voit saada enemmän, jos hylkäät (kerro rikoskumppanillesi) kuin jos toimit yhteistyössä (ole hiljaa). Mutta molemmille on parempi, jos he päättävät tehdä yhteistyötä.
Uuden teoksen kirjoittajat rakensivatmallintaa tätä dilemmaa. Sitten he lisäsivät darwinilaisen järjestelmän kolme ydinperiaatetta - valinta, perinnöllisyys ja variaatio (tai mutaatio) - ja suorittivat simulaatioita ruudukossa, jossa "pelaajat" toimivat vapaasti ja toistuvasti.
”Simuloinnin aikana laskimme strategioita,joka teki pisteitä. Valitsimme ne ja levitimme niitä vapaasti luoden uudelleen dynamiikkaa, joka on saattanut vallita prebioottisessa ympäristössä”, Champagne-Ruel selitti.
Mikä yllätti kirjoittajat simulaation aikana
Vuorovaikutuksen aikana Champagne-Ruel huomasi senettä loikannut pelaajat hallitsevat. Joissakin muunnelmissa tällaisia pelaajia kutsutaan myös vapaamatkustajiksi. Tämä on hänen mukaansa tunnettu tulos evoluutiopeliteoriasta tämän tyyppiselle mallinnukselle.
Mutta kun pelaajat saavat virheprosentteja,joka ei ole vain perinnöllinen, vaan myös altis mutaatioille, silloin yhteistyössä toimijat vangitsevat järjestelmän. Kun he ovat evoluutionaarisessa ympäristössä, jossa on perinnöllisyyttä ja vaihtelua, yhteistyö kukoistaa. Näin tapahtuu, vaikka alun perin vallitsi kilpailuympäristö, jossa kaikki hylkäsivät.
Fyysikot totesivat, että tällainen jyrkkä siirtyminenyhteistyö muistuttaa fysiikassa faasisiirtymää. Se on äkillinen spontaani järjestelmän uudelleenjärjestely, esimerkiksi kun vesi saavuttaa kiehumispisteen.
”Mallimme tukee ajatusta, että elämän synty voi olla samanlainen kuin vaihemuutos. Tämä hypoteesi on samanlainen kuin ne, jotka on jo esitetty”, Champagne-Ruel sanoi.
Malli tukee ajatusta, että elämän synty voi olla samanlainen kuin vaihemuutos.
Onko yhteistyötä elämän synnyssä muilla planeetoilla
Champagne-Ruelin tulokset osoittavat, että vaikka järjestelmässä ei olisi kehittyneitä genomeja ja monimutkaista organismien käyttäytymistä, yhteistyötä ja yhteistyötä voi silti syntyä.
"Jos yhteistyö molekyylien jaeliöt syntyvät luonnossa niin helposti, mikä viittaa siihen, että elämää voi esiintyä myös epäsuotuisissa olosuhteissa. Voisimme löytää sen lähitulevaisuudessa James Webb -avaruusteleskoopin avulla", totesi Champagne-Ruel. "Astrobiologien ei pidä jättää huomiotta mitään vihjeitä, koska luonnollinen yhteistyö - ja siten elämä - voi jopa ilmaantua ympäristöön, joka vaikuttaa epäsuotuisalta. .”
Lue lisää
Diagnoosi minuutissa: miten IT muuttaa terveydenhuoltoa
Tutkijat ovat löytäneet suurimman kasvin: sen pituus on 180 km ja ikä noin 4,5 tuhatta vuotta
Apinarokosta on tulossa maailmanlaajuinen virus: miksi se tarttuu niin nopeasti