ดาร์วินไม่ถูกต้องเกี่ยวกับทุกสิ่ง: สมมติฐานใหม่เกี่ยวกับการกำเนิดชีวิต

โมเลกุลชอบที่จะเป็น "ผู้ทะเลทราย" และ "นักขี่อิสระ" แต่ทันทีที่สภาวะเลวร้ายลง

เริ่มร่วมมือกัน 

ผู้เขียนผลงานใหม่ทำอะไร 

สมมติฐานใหม่นี้เผยแพร่เป็นบทความในวารสาร Life ผู้เขียนคือนักศึกษาปริญญาเอก Alexandre Champagne-Ruel และหัวหน้างานของเขา Paul Charbonneau ศาสตราจารย์ในภาควิชาฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยมอนทรีออล

ผู้เขียนงานวิจัยได้ใช้สมมติฐานเกี่ยวกับเรื่องนี้เป็นพื้นฐานสิ่งมีชีวิตนั้นกำเนิดบนโลกในเครือข่ายของโมเลกุลที่จำลองตัวเองได้ โมเลกุลที่จำลองตัวเองได้คือระบบไดนามิกซึ่งมีการสร้างสำเนาที่เหมือนกันหรือคล้ายกันของตัวเองขึ้นมา เซลล์ชีวภาพในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมจะขยายตัวโดยการแบ่งเซลล์ ในระหว่างการแบ่งเซลล์ DNA จะถูกจำลองและสามารถส่งต่อไปยังลูกหลานได้ในระหว่างการสืบพันธุ์

นักวิจัยได้พัฒนาแบบจำลองคอมพิวเตอร์สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันเพื่อสังเกตว่าโมเลกุลที่จำลองตัวเองนั้นมีปฏิกิริยาโต้ตอบกันอย่างไร นี่เป็นสิ่งจำเป็นในการจำลองเหตุการณ์ที่อาจเกิดขึ้นในช่วงกำเนิดของชีวิต 

“นักฟิสิกส์มักจะศึกษารูปแบบที่ซับซ้อนต่างๆ ในโดยเฉพาะที่มาของชีวิต มีหลายรุ่นตามที่เมื่อชีวิตเกิดขึ้นมีความร่วมมืออย่างแข็งขันระหว่างผู้เข้าร่วมในกระบวนการนี้” Champagne-Ruel กล่าว

นักวิจัยได้พัฒนาแบบจำลองคอมพิวเตอร์ในสภาพแวดล้อมต่างๆ เพื่อสังเกตว่าโมเลกุลที่จำลองตัวเองนั้นโต้ตอบกันอย่างไร

ทำไมพวกเขาต้องการทฤษฎีวิวัฒนาการของดาร์วิน?

Champagne-Ruel และ Charbonneau ได้สร้างแบบจำลองขึ้นเป็นครั้งแรก ซึ่งอิงจากปัญหาที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกของนักโทษ นี่เป็นสถานการณ์จำลองของทฤษฎีเกมที่ใช้ในสาขาวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่ง 

หัวใจสำคัญของปัญหานี้คือโครงเรื่องเกี่ยวกับนักโทษสองคนที่ต้องสงสัยว่าก่ออาชญากรรม พวกเขาถูกตำรวจควบคุมตัวและถูกขังไว้ในห้องขังต่างๆ ตอนนี้นักโทษแต่ละคนต้องตัดสินใจว่าจะสารภาพสิ่งที่เขาทำหรือนิ่งเงียบ 

อาชญากรทั้งสองนั่งอยู่คนละห้องกันไม่สามารถหารือได้ แต่รู้ดีว่าหากทั้งคู่ไม่สารภาพจะได้รับการปล่อยตัวภายใน 6 เดือน เนื่องจากขาดหลักฐานการก่ออาชญากรรม หากทั้งคู่ยอมรับความผิด พวกเขาจะรับโทษจำคุกสองปี และถ้าใครสารภาพ แต่คนที่สองไม่สารภาพ คนแรกจะได้รับการปล่อยตัว และคนที่สองจะถูกจำคุกเป็นเวลาสามปี สาระสำคัญของภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกคือไม่ว่าคู่ต่อสู้ของคุณจะทำอะไร คุณจะได้รับมากขึ้นหากคุณละทิ้ง (บอกผู้สมรู้ร่วมคิด) มากกว่าการร่วมมือกัน (เงียบไว้) แต่มันจะดีกว่าสำหรับทั้งคู่ถ้าพวกเขาตัดสินใจร่วมมือกัน 

ผู้เขียนงานใหม่ที่เคยสร้างจำลองภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกนี้ จากนั้นพวกเขาได้เพิ่มหลักการสำคัญสามประการของระบบดาร์วิน ได้แก่ การคัดเลือก การสืบทอด และการแปรผัน (หรือการกลายพันธุ์) และดำเนินการจำลองสถานการณ์บนกริดที่ “ผู้เล่น” กระทำการอย่างอิสระและซ้ำซาก

“ระหว่างการจำลอง เราคำนวณกลยุทธ์ที่ได้คะแนน เราเลือกพวกมันและทำให้พวกมันกระจายอย่างอิสระ สร้างไดนามิกที่อาจมีอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เป็นพรีไบโอติกขึ้นมาใหม่” Champagne-Ruel อธิบาย

สิ่งที่ทำให้ผู้เขียนประหลาดใจระหว่างการจำลอง

ในระหว่างการโต้ตอบ Champagne-Ruel ค้นพบสิ่งนั้นว่าผู้เล่นที่แปรพักตร์ได้ครอง ในบางรูปแบบ ผู้เล่นดังกล่าวจะเรียกว่าฟรีไรเดอร์ เขากล่าวว่าสิ่งนี้เป็นผลที่ทราบกันดีของทฤษฎีเกมเชิงวิวัฒนาการสำหรับการสร้างแบบจำลองประเภทนี้

แต่เมื่อผู้เล่นได้รับอัตราความผิดพลาดซึ่งไม่เพียงแต่สืบทอดเท่านั้น แต่ยังมีการกลายพันธุ์อีกด้วย จากนั้นระบบก็ถูกจับโดยผู้ที่ให้ความร่วมมือ เมื่อพวกมันอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีวิวัฒนาการซึ่งมีการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและความผันแปร ความร่วมมือก็จะเฟื่องฟู สิ่งนี้เกิดขึ้นแม้ว่าในตอนแรกจะมีสภาพแวดล้อมการแข่งขันที่ทุกคนถูกทอดทิ้ง

นักฟิสิกส์ตั้งข้อสังเกตว่าการเปลี่ยนแปลงที่คมชัดดังกล่าวเป็นความร่วมมือคล้ายกับสิ่งที่ในฟิสิกส์เรียกว่าการเปลี่ยนเฟส เป็นการปรับโครงสร้างระบบใหม่ที่เกิดขึ้นเองอย่างกะทันหัน เช่น เมื่อน้ำถึงจุดเดือด

“แบบจำลองของเราสนับสนุนแนวคิดที่ว่าการเกิดขึ้นของชีวิตอาจคล้ายคลึงกับการเปลี่ยนเฟส สมมติฐานนี้คล้ายคลึงกับสมมติฐานที่ได้เสนอไปแล้ว” Champagne-Ruel กล่าว

โมเดลนี้สนับสนุนแนวคิดที่ว่าการเกิดขึ้นของชีวิตอาจคล้ายกับการเปลี่ยนเฟส

มีความร่วมมือในการกำเนิดสิ่งมีชีวิตบนดาวดวงอื่นหรือไม่

ผลลัพธ์ของ Champagne-Ruel แสดงให้เห็นว่าแม้ว่าระบบจะไม่มีการพัฒนาจีโนมและพฤติกรรมที่ซับซ้อนของสิ่งมีชีวิต ความร่วมมือและความร่วมมือก็ยังสามารถเกิดขึ้นได้ 

“หากความร่วมมือระหว่างโมเลกุลและสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นได้ง่ายในธรรมชาติ นี่แสดงให้เห็นว่าชีวิตสามารถดำรงอยู่ในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยได้เช่นกัน เราอาจค้นพบมันได้ในอนาคตอันใกล้นี้ด้วยความช่วยเหลือจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์” ชองปาญ-รูเอล กล่าว “นักโหราศาสตร์ไม่ควรเพิกเฉยต่อเบาะแสใดๆ เนื่องจากความร่วมมือทางธรรมชาติ - และชีวิต - อาจเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่ดูเหมือนไม่เอื้ออำนวยด้วยซ้ำ ”

อ่านเพิ่มเติม

การวินิจฉัยในไม่กี่นาที: ไอทีกำลังเปลี่ยนแปลงการดูแลสุขภาพอย่างไร

นักวิทยาศาสตร์พบพืชที่ใหญ่ที่สุด: มีความยาว 180 กม. และอายุประมาณ 4.5,000 ปี

Monkeypox กำลังกลายเป็นไวรัสทั่วโลก: ทำไมมันถึงแพร่ระบาดอย่างรวดเร็ว