Le molecole preferiscono essere "disertori" e "free riders", ma non appena le condizioni peggiorano, lo fanno
Cosa hanno fatto gli autori del nuovo lavoro?
La nuova ipotesi è stata pubblicata come articolo sulla rivista Life. I suoi autori sono il dottorando Alexandre Champagne-Ruel e il suo supervisore Paul Charbonneau, professore presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Montreal.
Gli autori dello studio hanno preso come base l'ipotesi suche la vita ha avuto origine sulla Terra in reti di molecole autoreplicanti. Le molecole autoreplicanti sono un sistema dinamico in cui viene creata una copia identica o simile di se stessa. Le cellule biologiche in un ambiente adatto si moltiplicano attraverso la divisione cellulare. Durante la divisione cellulare, il DNA viene replicato e può essere trasmesso alla prole durante la riproduzione.
I ricercatori hanno sviluppato modelli computerizzatiambienti diversi per osservare come interagiscono tali molecole autoreplicanti. Ciò è necessario per simulare eventi che potrebbero essersi verificati durante l'origine della vita.
“I fisici spesso studiano varie forme complesse, insoprattutto l'origine della vita. Esistono diversi modelli in base ai quali, quando è emersa la vita, c'era una cooperazione attiva tra i partecipanti a questo processo ", ha affermato Champagne-Ruel.
I ricercatori hanno sviluppato modelli computerizzati di ambienti diversi per osservare come interagiscono tali molecole autoreplicanti.
Perché avevano bisogno della teoria dell'evoluzione di Darwin?
Champagne-Ruel e Charbonneau costruirono per primi il loro modello, basato sul dilemma del prigioniero. Questo è uno scenario di teoria dei giochi utilizzato in numerosi campi scientifici.
Al centro di questo problema c'è una trama su due prigionieri,che sono sospettati di aver commesso un reato. Sono stati arrestati dalla polizia e messi in celle diverse. Ora ogni detenuto dovrà decidere se confessare ciò che ha fatto o restare in silenzio.
Entrambi i criminali sono seduti in celle diverse, quindinon possono conferire, ma sanno che se entrambi non confessano, verranno rilasciati entro 6 mesi per mancanza di prove di un reato. Se entrambi si dichiarano colpevoli sconteranno due anni. E se uno confessa, ma il secondo no, il primo verrà rilasciato e il secondo sarà imprigionato per tre anni. L'essenza del dilemma è che qualunque cosa faccia il tuo avversario, guadagnerai di più se diserti (parla al tuo complice) che se cooperi (taci). Ma sarebbe meglio per entrambi se decidessero di collaborare.
Gli autori del nuovo lavoro usavano costruiremodella questo dilemma. Hanno quindi aggiunto i tre principi fondamentali del sistema darwiniano - selezione, ereditabilità e variazione (o mutazione) - e hanno eseguito simulazioni su una griglia in cui i "giocatori" agivano liberamente e ripetutamente.
“Durante la simulazione, abbiamo calcolato strategie,chi ha segnato punti. Li abbiamo selezionati e distribuiti liberamente, ricreando le dinamiche che potrebbero aver prevalso in un ambiente prebiotico", ha spiegato Champagne-Ruel.
Ciò che ha sorpreso gli autori durante la simulazione
Durante le interazioni, Champagne-Ruel lo ha scopertoche i giocatori che hanno disertato dominano. In alcune varianti, questi giocatori sono anche chiamati free riders. Questo, dice, è un risultato noto della teoria dei giochi evolutiva per questo tipo di modellizzazione.
Ma quando i giocatori ottengono tassi di errore,che non è solo ereditato, ma anche soggetto a mutazioni, quindi il sistema viene catturato da coloro che cooperano. Una volta che si trovano in un ambiente evolutivo dove c'è ereditabilità e variabilità, la cooperazione fiorisce. Questo accade anche se inizialmente c'era un ambiente competitivo in cui tutti disertavano.
I fisici hanno notato che una transizione così netta ala cooperazione assomiglia a quella che in fisica viene chiamata transizione di fase. È un'improvvisa riorganizzazione spontanea di un sistema, come quando l'acqua raggiunge il punto di ebollizione.
“Il nostro modello supporta l’idea che l’emergere della vita possa essere simile a una transizione di fase. Questa ipotesi è simile a quelle già avanzate", ha affermato Champagne-Ruel.
Il modello supporta l'idea che l'emergere della vita può essere come una transizione di fase.
C'è cooperazione nell'origine della vita su altri pianeti
I risultati di Champagne-Ruel mostrano che anche se un sistema non ha genomi sviluppati e comportamenti complessi degli organismi, può ancora sorgere cooperazione e cooperazione.
"Se la cooperazione tra molecole egli organismi nascono così facilmente in natura, questo fa pensare che la vita possa esistere anche in condizioni sfavorevoli. Potremmo potenzialmente trovarlo nel prossimo futuro con l'aiuto del telescopio spaziale James Webb", ha osservato Champagne-Ruel. "Gli astrobiologi non dovrebbero ignorare alcun indizio, perché la cooperazione naturale - e quindi la vita - potrebbe emergere anche in un ambiente che sembra sfavorevole. .”
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