„Kompiuterių
mokslo metodai gali padėti paaiškinti biologijos tendenciją, kad struktūros
kartojasi.
Gamtoje vyrauja
simetrija. Jis matomas visur, kur kartojasi veidrodiniai vaizdai, pavyzdžiui,
dešinėje ir kairėje dramblių ar drugelių pusėse arba besikartojančiose gėlių
žiedlapių ir jūros žvaigždžių rankose aplink centrinį tašką. Jis netgi slepiasi
mažų dalykų, tokių kaip baltymai ir RNR, struktūrose. Nors gamtoje neabejotinai
egzistuoja asimetrija (pavyzdžiui, kaip jūsų širdis nukrypsta į vieną pusę
krūtinėje arba kaip smuikinių krabų patinai turi vieną išsiplėtusią žnyplę),
simetriškos formos gyvuose daiktuose atsiranda per dažnai, kad būtų tiesiog
atsitiktinės.
Kodėl simetrija
viešpatauja? Biologai nėra tikri – natūralia atranka nėra pagrindo simetrijos
paplitimui tokiose įvairiose gyvybės formose ir jų statybiniuose blokuose.
Dabar atrodo, kad geras atsakymas galėtų būti iš informatikos srities.
Šį mėnesį žurnale
Proceedings of the National Academy of Sciences paskelbtame straipsnyje tyrėjai
išanalizavo tūkstančius baltymų kompleksų ir RNR struktūrų bei modelių
molekulių tinklą, kuris kontroliuoja, kaip genai įsijungia ir išsijungia. Jie
nustatė, kad evoliucija linkusi į simetriją, nes nurodymus sukurti simetriją
lengviau įterpti į genetinį kodą ir sekti. Simetrija yra galbūt pats svarbiausias
posakio „dirbk protingiau, o ne sunkiau“ taikymas.
„Žmonės dažnai
stebisi, kad evoliucija gali sukurti šias neįtikėtinas struktūras, o mes
parodome, kad tai iš tikrųjų lengviau, nei jūs manote“, – sakė Ardas Louisas,
Oksfordo universiteto fizikas ir tyrimo autorius.
„Atrodo, mes
radome naują gamtos dėsnį“, - sakė Chico Camargo, bendraautorius ir kompiuterių
mokslų dėstytojas iš Ekseterio universiteto Anglijoje. "Tai gražu, nes tai
keičia jūsų požiūrį į pasaulį."
Daktarai Louis,
Dr. Camargo ir jų kolega Iain Johnston pradėjo tyrinėti simetrijos evoliucinę
kilmę, kai daktaras Johnstonas dirbo savo daktaro laipsniui, vykdydamas
modeliavimą, siekdamas suprasti, kaip virusai formuoja savo baltymų apvalkalus.
Atsiradusios struktūros buvo labai nukrypusios į simetriją ir atsirado daug
dažniau, nei leistų grynas atsitiktinumas.
Tyrėjai iš pradžių
nustebo, bet tai buvo prasminga – algoritmus, leidžiančius sukurti paprastus,
pasikartojančius modelius, lengviau įgyvendinti ir sunkiau sugadinti.
Dr.
Johnstonas, šiuo metu dirbantis Bergeno universitete Norvegijoje, lygina tai su
pasakymu kam nors išklijuoti grindis: lengviau duoti nurodymus dėlioti
pasikartojančias identiškų kvadratinių plytelių eiles, nei paaiškinti, kaip
padaryti sudėtingą mozaiką.
Per kitą
dešimtmetį mokslininkai ir jų komanda tą pačią koncepciją taikė pagrindiniams
biologiniams komponentams, nagrinėdami, kaip baltymai susirenka į grupes ir
kaip RNR susilanksto.
„Dažniau
atsirandančios formos yra paprastesnės arba mažiau beprotiškos“, – sakė
daktaras Camargo.
Įsivaizdavimas,
kad RNR ir baltymai yra mažos įvesties-išvesties mašinos, vykdančios
algoritmines genetines instrukcijas, paaiškina tendenciją į simetriją taip,
kaip to nesugebėjo Darvino „labiausiai prisitaikiusių išgyvenimas“. Kadangi paprastų,
simetriškų konstrukcijų kūrimo instrukcijas lengviau užkoduoti, gamta pasirenka
neproporcingai daug šių paprastesnių instrukcijų rinkinių, kai kalbama apie
natūralią atranką. Dėl to evoliucija yra šiek tiek panaši į „šališką žaidimą su
pakrautais kauliukais“, – sakė daktaras Camargo, dėl savo paprastumo
sukurianti neproporcingai daug simetrinių struktūrų.
Nors jų darbe
pagrindinis dėmesys skiriamas mikroskopinėms struktūroms, mokslininkai mano,
kad ši logika apima didesnius, sudėtingesnius organizmus. „Būtų labai
prasminga, jei gamta galėtų pakartotinai panaudoti programą žiedlapiui gaminti,
o ne turėti skirtingą programą kiekvienam iš 100 žiedlapių aplink saulėgrąžas“,
– sakė dr. Johnstonas.
Nors vis dar yra
atotrūkis tarp statistinio polinkio į mikroskopinę simetriją demonstravimo ir
simetrijos, kurią matome augaluose ir gyvūnuose, paaiškinimo, Holló Gábor,
biologas, studijuojantis simetriją Debreceno universitete Vengrijoje, sako, kad
jį jaudina naujojo straipsnio rezultatai. . „Kaip paaiškinti, kaip toks būdingas
ir toks universalus bruožas išvis atsiranda evoliucijoje, gamtoje, tai yra
kažkas“, – sakė tyrime nedalyvavęs daktaras Holló.
Panašiai Luísas
Seoane'as, sudėtingų sistemų tyrinėtojas iš Centro Nacional de Biotecnologia
Ispanijoje, taip pat nedalyvavęs tyrime, gyrė darbą kaip „kiek teisėtą“.
„Vyksta karas tarp
paprastumo ir sudėtingumo, ir mes gyvename pačiame jo pakraštyje“, – sakė
daktaras Seoane'as. Jis pridūrė, kad visata linkusi į vis didėjantį
atsitiktinumą, tačiau šie paprasti, simetriški statybiniai blokai padeda
suprasti šį sudėtingumą."
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą