As moléculas preferem ser “desertoras” e “caronas”, mas assim que as condições pioram, elas
O que os autores do novo trabalho fizeram?
A nova hipótese foi publicada como um artigo na revista Life. Seus autores são o estudante de doutorado Alexandre Champagne-Ruel e seu orientador Paul Charbonneau, professor do Departamento de Física da Universidade de Montreal.
Os autores do estudo tomaram como base a hipótese sobreque a vida se originou na Terra em redes de moléculas auto-replicantes. Moléculas auto-replicantes são um sistema dinâmico no qual uma cópia idêntica ou semelhante de si mesma é criada. As células biológicas num ambiente adequado multiplicam-se através da divisão celular. Durante a divisão celular, o DNA é replicado e pode ser transmitido aos descendentes durante a reprodução.
Pesquisadores desenvolveram modelos de computadordiferentes ambientes para observar como essas moléculas auto-replicantes interagem. Isso é necessário para simular eventos que poderiam ter ocorrido durante a origem da vida.
“Os físicos frequentemente estudam várias formas complexas, emespecialmente a origem da vida. Existem vários modelos segundo os quais, quando a vida surgiu, houve cooperação ativa entre os participantes desse processo”, disse Champagne-Ruel.
Pesquisadores desenvolveram modelos de computador de diferentes ambientes para observar como essas moléculas auto-replicantes interagem.
Por que eles precisavam da teoria da evolução de Darwin?
Champagne-Ruel e Charbonneau construíram primeiro seu modelo, baseado no dilema do prisioneiro. Este é um cenário da teoria dos jogos usado em vários campos científicos.
No centro deste problema está uma trama sobre dois prisioneiros,que são suspeitos de cometer um crime. Eles foram detidos pela polícia e colocados em celas diferentes. Agora cada prisioneiro deve decidir se confessa o que fez ou permanece em silêncio.
Ambos os criminosos estão sentados em celas diferentes, entãonão podem conferir, mas sabem que se ambos não confessarem serão libertados em 6 meses por falta de provas do crime. Se ambos admitirem culpa, cumprirão dois anos. E se um confessar, mas o segundo não, o primeiro será libertado e o segundo ficará preso por três anos. A essência do dilema é que não importa o que seu oponente faça, você ganhará mais se desertar (denunciar seu cúmplice) do que se cooperar (manter silêncio). Mas será melhor para ambos se decidirem cooperar.
Os autores do novo trabalho costumavam construirmodelar esse dilema. Eles então adicionaram a ele os três princípios básicos do sistema darwiniano – seleção, herdabilidade e variação (ou mutação) – e executaram simulações em uma grade onde os “jogadores” agiam livre e repetidamente.
“Durante a simulação, calculamos estratégias,que marcou pontos. Nós os selecionamos e os distribuímos gratuitamente, recriando a dinâmica que pode ter prevalecido em um ambiente prebiótico”, explicou Champagne-Ruel.
O que surpreendeu os autores durante a simulação
Durante as interações, Champagne-Ruel descobriu queque os jogadores que desertaram dominam. Em algumas variações, esses jogadores também são chamados de caronas. Isso, diz ele, é um resultado conhecido da teoria evolutiva dos jogos para esse tipo de modelagem.
Mas quando os jogadores obtêm taxas de erro,que não é apenas herdado, mas também sujeito a mutações, então o sistema é capturado por aqueles que cooperam. Uma vez que estão em um ambiente evolutivo onde há herdabilidade e variação, a cooperação floresce. Isso acontece mesmo que inicialmente houvesse um ambiente competitivo em que todos desertassem.
Os físicos notaram que uma transição tão acentuada paracooperação se assemelha ao que em física é chamado de transição de fase. É uma reorganização repentina e espontânea de um sistema, como quando a água atinge o ponto de ebulição.
“Nosso modelo apoia a ideia de que o surgimento da vida pode ser semelhante a uma transição de fase. Esta hipótese é semelhante às que já foram apresentadas”, disse Champagne-Ruel.
O modelo apoia a ideia de que o surgimento da vida pode ser semelhante a uma transição de fase.
Existe cooperação na origem da vida em outros planetas
Os resultados de Champagne-Ruel mostram que mesmo que um sistema não tenha genomas desenvolvidos e comportamento complexo de organismos, cooperação e cooperação ainda podem surgir.
“Se a cooperação entre moléculas eos organismos surgem tão facilmente na natureza, isso sugere que a vida também pode existir em condições desfavoráveis. Poderíamos potencialmente encontrá-lo num futuro próximo com a ajuda do Telescópio Espacial James Webb, "observou Champagne-Ruel. "Os astrobiólogos não devem ignorar nenhuma pista, porque a cooperação natural - e, portanto, a vida - pode até surgir em um ambiente que parece desfavorável .”
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