Moleculele preferă să fie „dezertori” și „călăreți liberi”, dar de îndată ce condițiile se înrăutățesc, ele
Ce au făcut autorii noii lucrări?
Noua ipoteză a fost publicată ca articol în revista Life. Autorii acesteia sunt doctorandul Alexandre Champagne-Ruel și conducătorul său Paul Charbonneau, profesor la Departamentul de Fizică de la Universitatea din Montreal.
Autorii studiului au luat ca bază ipoteza desprecă viața își are originea pe Pământ în rețele de molecule autoreplicabile. Moleculele autoreplicabile sunt un sistem dinamic în care este creată o copie identică sau similară a lui. Celulele biologice într-un mediu adecvat se înmulțesc prin diviziune celulară. În timpul diviziunii celulare, ADN-ul este replicat și poate fi transmis descendenților în timpul reproducerii.
Cercetătorii au dezvoltat modele computerizatediferite medii pentru a observa modul în care astfel de molecule autoreplicabile interacționează. Acest lucru este necesar pentru a simula evenimente care ar fi putut avea loc în timpul originii vieții.
„Fizicienii studiază adesea diverse forme complexe, înmai ales originea vieţii. Există mai multe modele conform cărora, atunci când a apărut viața, a existat o cooperare activă între participanții la acest proces”, a spus Champagne-Ruel.
Cercetătorii au dezvoltat modele computerizate ale diferitelor medii pentru a observa cum interacționează astfel de molecule cu auto-replicare.
De ce au avut nevoie de teoria evoluției a lui Darwin?
Champagne-Ruel și Charbonneau și-au construit mai întâi modelul, care se bazează pe dilema prizonierului. Acesta este un scenariu de teoria jocurilor care este utilizat într-un număr de domenii științifice.
În centrul acestei probleme este un complot despre doi prizonieri,care sunt suspectați de săvârșirea unei infracțiuni. Au fost reținuți de poliție și puși în diferite celule. Acum fiecare prizonier trebuie să decidă dacă să mărturisească ceea ce a făcut sau să tacă.
Ambii criminali stau în celule diferite, decinu pot conferi, dar știu că dacă amândoi nu mărturisesc, vor fi eliberați în 6 luni din lipsa dovezilor unei infracțiuni. Dacă amândoi recunosc vinovăția, vor ispăși doi ani. Și dacă unul mărturisește, dar al doilea nu, atunci primul va fi eliberat, iar al doilea va fi închis timp de trei ani. Esența dilemei este că, indiferent ce face adversarul tău, vei câștiga mai mult dacă dezerți (spune-i despre complice) decât dacă cooperezi (tace). Dar va fi mai bine pentru amândoi dacă vor decide să coopereze.
Autorii noii lucrări obișnuiau să construiascămodelează această dilemă. Apoi au adăugat cele trei principii de bază ale sistemului darwinian - selecția, moștenirea și variația (sau mutația) - și au executat simulări pe o grilă în care „jucătorii” au acționat liber și repetitiv.
„În timpul simulării, am calculat strategii,care a marcat puncte. Le-am selectat și le-am distribuit liber, recreând dinamica care ar fi putut predomina într-un mediu prebiotic”, a explicat Champagne-Ruel.
Ce i-a surprins pe autori în timpul simulării
În timpul interacțiunilor, Champagne-Ruel a descoperit astacă domină jucătorii care au dezertat. În unele variante, astfel de jucători sunt numiți și free riders. Acesta, spune el, este un rezultat cunoscut al teoriei jocurilor evoluționiste pentru acest tip de modelare.
Dar când jucătorii obțin rate de eroare,care nu este doar moștenit, ci și supus mutațiilor, atunci sistemul este capturat de cei care cooperează. Odată ce se află într-un mediu evolutiv în care există ereditabilitate și variabilitate, cooperarea înflorește. Acest lucru se întâmplă chiar dacă inițial a existat un mediu competitiv în care toată lumea a dezertat.
Fizicienii au remarcat că o astfel de tranziție bruscă lacooperarea seamănă cu ceea ce în fizică se numește tranziție de fază. Este o reorganizare spontană bruscă a unui sistem, cum ar fi atunci când apa ajunge la punctul de fierbere.
„Modelul nostru susține ideea că apariția vieții poate fi similară cu o tranziție de fază. Această ipoteză este similară cu cele care au fost deja prezentate”, a spus Champagne-Ruel.
Modelul susține ideea că apariția vieții poate fi ca o tranziție de fază.
Există cooperare la originea vieții pe alte planete?
Rezultatele lui Champagne-Ruel arată că, chiar dacă un sistem nu are genomul dezvoltat și comportamentul complex al organismelor, cooperarea și cooperarea pot apărea.
„Dacă cooperarea între molecule șiorganismele apar atât de ușor în natură, ceea ce sugerează că viața poate exista și în condiții nefavorabile. L-am putea găsi în viitorul apropiat cu ajutorul telescopului spațial James Webb", a menționat Champagne-Ruel. „Astrobiologii nu ar trebui să ignore niciun indiciu, deoarece cooperarea naturală - și, prin urmare, viața - poate apărea chiar într-un mediu care pare nefavorabil. .”
Citeste mai mult
Diagnostic într-un minut: cum schimbă IT-ul asistenței medicale
Oamenii de știință au găsit cea mai mare plantă: lungimea sa este de 180 km, iar vârsta ei este de aproximativ 4,5 mii de ani
Variola maimuței devine un virus global: de ce se transmite atât de repede