Молекулы предпочитают быть «дезертирами» и «безбилетниками», но как только условия ухудшаются, они
Что сделали авторы новой работы?
De nieuwe hypothese werd gepubliceerd als een artikel in het tijdschrift Life. De auteurs zijn promovendus Alexandre Champagne-Ruel en zijn promotor Paul Charbonneau, professor in de afdeling Natuurkunde aan de Universiteit van Montreal.
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.
“Natuurkundigen bestuderen vaak verschillende complexe vormen, invooral de oorsprong van het leven. Er zijn verschillende modellen volgens welke, tijdens het ontstaan van het leven, er een actieve samenwerking was tussen de deelnemers aan dit proces, ”zei Champagne-Ruel.
Onderzoekers hebben computermodellen van verschillende omgevingen ontwikkeld om te observeren hoe dergelijke zelfreplicerende moleculen op elkaar inwerken.
Waarom hadden ze Darwins evolutietheorie nodig?
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.
De auteurs van het nieuwe werk dat is gebruikt om te bouwenmodelleer dit dilemma. Vervolgens voegden ze de drie kernprincipes van het darwinistische systeem toe - selectie, erfelijkheid en variatie (of mutatie) - en voerden simulaties uit op een raster waar de 'spelers' vrij en herhaaldelijk handelden.
“Tijdens de simulatie hebben we strategieën berekend,die punten scoorde. We selecteerden ze en maakten ze vrij om te circuleren, waarbij we de dynamiek nabootsten die in een prebiotische omgeving had kunnen heersen”, legt Champagne-Ruel uit.
Wat de auteurs verraste tijdens de simulatie
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.
Maar als spelers foutenpercentages krijgen,die niet alleen wordt geërfd, maar ook onderhevig is aan mutaties, dan wordt het systeem vastgelegd door degenen die samenwerken. Als ze eenmaal in een evolutionaire omgeving zijn waar erfelijkheid en variatie heerst, floreert de samenwerking. Dit gebeurt zelfs als er aanvankelijk een competitieve omgeving was waar iedereen overliep.
Natuurkundigen merkten op dat zo'n scherpe overgang naarsamenwerking lijkt op wat in de natuurkunde een faseovergang wordt genoemd. Het is een plotselinge spontane reorganisatie van een systeem, zoals wanneer water het kookpunt bereikt.
«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.
Het model ondersteunt het idee dat het ontstaan van leven vergelijkbaar kan zijn met een faseovergang.
Is er samenwerking bij het ontstaan van leven op andere planeten
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».
Lees verder
Diagnose in een minuut: hoe IT de zorg verandert
Wetenschappers hebben de grootste plant gevonden: de lengte is 180 km en de leeftijd is ongeveer 4,5 duizend jaar
Monkeypox wordt een wereldwijd virus: waarom het zo snel wordt overgedragen