Молекулы предпочитают быть «дезертирами» и «безбилетниками», но как только условия ухудшаются, они
Что сделали авторы новой работы?
Jaunā hipotēze tika publicēta kā raksts žurnālā Life. Tās autori ir doktorants Aleksandrs Šampaņs-Rūls un viņa vadītājs Pols Šarbono, Monreālas Universitātes Fizikas katedras profesors.
Авторы исследования взяли за основу гипотезу о том, что жизнь зародилась на Земле в сетях самовоспроизводящихся молекул. Самовоспроизводящиеся молекулы — это такая динамическая система, в которой создается идентичная или похожая копия самой себя. Биологические клетки, находящиеся в подходящей среде, размножаются при помощи клеточного деления. Во время клеточного деления ДНК реплицируется и может быть передана потомству во время размножения.
Исследователи разработали компьютерные модели разной среды, чтобы наблюдать, как взаимодействуют такие самовоспроизводящиеся молекулы. Это нужно, чтобы смоделировать события, которые могли происходит во время зарождения жизни.
“Fiziķi bieži pēta dažādas sarežģītas formas, inīpaši dzīvības izcelsme. Ir vairāki modeļi, saskaņā ar kuriem dzīvības rašanās laikā notika aktīva sadarbība starp šī procesa dalībniekiem, ”sacīja Šampaņa-Rūla.
Pētnieki ir izstrādājuši dažādu vidi datoru modeļus, lai novērotu, kā šādas pašreplicējošās molekulas mijiedarbojas.
Kāpēc viņiem bija vajadzīga Darvina evolūcijas teorija?
Шампань-Рюэль и Шарбонно сначала построили свою модель, которая основана на дилемме заключенного. Это сценарий в теории игр, который используют в ряде научных областей.
В основе этой проблемы сюжет о двух заключенных, которых подозревают в совершении преступления. Их задержала полиция и посадила в разные камеры. Теперь каждому заключенному надо решить, признаваться в совершенном или молчать.
Оба преступника сидят в разных камерах, поэтому не могут совещаться, но они знают, что если оба не сознаются, то их выпустят через 6 месяцев из-за отсутствия состава преступления. Если оба признают вину, то отсидят по два года. А если один сознается, а второй нет, то первого выпустят, а второго посадят на три года. Суть дилеммы в том, что бы ни делал ваш оппонент, вы больше выиграете если будете дезертировать (донесете на сообщника), чем если будете сотрудничать (молчать). А вот обоим будет лучше, если они решат сотрудничать.
Jaunā darba autori mēdza būvētmodelē šo dilemmu. Pēc tam viņi pievienoja trīs Darvina sistēmas pamatprincipus — atlasi, pārmantojamību un variāciju (vai mutāciju) — un veica simulācijas uz režģa, kurā “spēlētāji” darbojās brīvi un atkārtoti.
“Simulācijas laikā mēs aprēķinājām stratēģijas,kurš guva punktus. Mēs tos atlasījām un ļāvām brīvi cirkulēt, atjaunojot dinamiku, kas, iespējams, valdīja prebiotiskā vidē, ”skaidroja Šampaņs-Rūls.
Kas pārsteidza autorus simulācijas laikā
В ходе взаимодействий Шампань-Рюэль обнаружил, что игроки, которые дезертировали, доминируют. В некоторых вариациях таких игроков еще называют безбилетниками. Это, по его словам, является известным результатом эволюционной теории игр для такого типа моделирования.
Bet, kad spēlētāji saņem kļūdu līmeni,kas ir ne tikai iedzimta, bet arī pakļauta mutācijām, tad sistēmu notver tie, kas sadarbojas. Tiklīdz viņi atrodas evolūcijas vidē, kur pastāv pārmantojamība un variācijas, sadarbība uzplaukst. Tas notiek pat tad, ja sākotnēji bija konkurences vide, kurā visi pārcēlās.
Fiziķi atzīmēja, ka tik strauja pāreja uzsadarbība atgādina to, ko fizikā sauc par fāzes pāreju. Tā ir pēkšņa spontāna sistēmas reorganizācija, piemēram, kad ūdens sasniedz viršanas temperatūru.
«Наша модель подтверждает идею о том, что возникновение жизни может быть похоже на фазовый переход. Эта гипотеза похожа на те, которые ранее уже выдвигали», — сказал Шампань-Рюэль.
Modelis atbalsta ideju, ka dzīvības rašanās var būt līdzīga fāzes pārejai.
Vai pastāv sadarbība dzīvības izcelsmē uz citām planētām
Результаты Шампань-Рюэля показывают, что даже если в системе нет развитых геномов и сложных в поведении организмов, все равно может возникать сотрудничество и кооперация.
«Если сотрудничество между молекулами и организмами так легко возникает в природе, это говорит о том, что жизнь также может существовать в неблагоприятных условиях. Мы потенциально можем найти ее в ближайшем будущем с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», — отметил Шампань-Рюэль, — Астробиологи не должны игнорировать никаких подсказок, потому что естественное сотрудничество — и, следовательно, жизнь — может появиться даже в среде, которая кажется неблагоприятной».
Lasīt vairāk
Diagnoze minūtē: kā IT maina veselības aprūpi
Zinātnieki ir atraduši lielāko augu: tā garums ir 180 km, un tā vecums ir aptuveni 4,5 tūkstoši gadu
Pērtiķu bakas kļūst par globālu vīrusu: kāpēc tās tiek pārnestas tik ātri