Viena teorija, kas varētu izskaidrot dzīvības rašanos, organizāciju un izcelsmi

Viens no visvairāk mulsinošajiem jautājumiem par dzīvības izcelsmi ir tas, kā radās bagātīgā ķīmiskā ainava, kas padara dzīvību iespējamu.

Šī ainava cita starpā būtu sastāvējusi no aminoskābēm, olbaltumvielām un sarežģītām RNS molekulām. Turklāt šīm molekulām vajadzēja būt daļai no bagātīga savstarpēji saistītu ķīmisko reakciju tīkla, kas tās radīja uzticamā veidā.

Skaidrs, ka visam tam bija jānotiek pirms pašas dzīves parādīšanās. Bet kā?

Viena ideja ir tāda, ka molekulu grupas var veidot autokatalītiskas kopas. Tās ir pašpietiekamas ķīmiskās rūpnīcas, kurās vienas reakcijas produkts ir citas reakcijas izejviela vai katalizators. Rezultāts ir tikumīgs, autonoms ķīmiskās radīšanas cikls.

Šodien Stjuarts Kaufmans no Vērmontas universitātes Bērlingtonā un pāris draugi aplūko autokatalītisko kopu plašākas matemātiskās īpašības. Izpētot šo plašāko ainu, viņi nonāk pie pārsteidzoša secinājuma, kam varētu būt ievērojamas sekas mūsu izpratnei par sarežģītību, evolūciju un parādīšanās fenomenu.

Tie sākas, atvasinot dažas vispārīgas autokatalītisko kopu matemātiskās īpašības, parādot, ka šādu kopu var veidot daudz dažādu veidu autokatalītisko apakškopu, no kurām dažas var pārklāties.

Citiem vārdiem sakot, autokatalītiskajām kopām var būt bagāta sarežģīta struktūra.

Viņi turpina parādīt, kā evolūcija var darboties vienā autokatalītiskā komplektā, radot tajā jaunas apakškopas, kas ir savstarpēji atkarīgas viena no otras. Šis process izveido vidi, kurā var attīstīties jaunākas apakškopas.

Citiem vārdiem sakot, pašpietiekamas, funkcionāli slēgtas struktūras var rasties augstākā līmenī (autokatalītisko komplektu autokatalītiskā kopa), t.i., patiesa parādīšanās, viņi saka.

Tas ir interesants skatījums uz rašanos un noteikti šķiet saprātīga pieeja dzīvības izcelsmes problēmai. Nav grūti iedomāties, ka molekulu grupas darbojas kopā šādi. Un patiešām, bioķīmiķi nesen ir atklājuši vienkāršas autokatalītiskos komplektus, kas darbojas tieši šādi.

Bet tas, kas padara pieeju tik spēcīgu, ir tas, ka matemātika nav atkarīga no ķīmijas būtības - tā ir neatkarīga no substrāta. Tātad autokatalītiskā komplekta veidošanas blokiem vispār nav jābūt molekulām, bet visām vienībām, kas var manipulēt ar citām vienībām vajadzīgajā veidā.

Šīs vienības pašas par sevi var būt sarežģītas vienības. Iespējams, nav pārāk pārdomāti domāt, piemēram, par baktēriju sugu kolekciju jūsu zarnās (vairākiem simtiem no tām) kā par vienu lielu autokatalītisko kopumu, saka Kaufmans un citi.

Un viņi iet vēl tālāk. Viņi norāda, ka ekonomika būtībā ir process, kurā izejvielas tiek pārveidotas tādos produktos kā āmuri un lāpstas, kas paši veicina izejvielu tālāku pārveidi utt. Iespējams, ka mēs varam uzskatīt ekonomiku arī kā (jauno) autokatalītisko kopu, kas demonstrē sava veida funkcionālu slēgšanu, viņi spekulē.

Vai varētu būt, ka viena un tā pati ideja — autokatalītisko kopu vispārējā teorija — var palīdzēt izskaidrot dzīvības izcelsmi, rašanās būtību un nodrošināt matemātisko pamatu organizācijai ekonomikā?

Kā Kaufmans un draugi saka ar nelielu pieminēšanu: mēs uzskatām, ka šīs idejas ir vērts turpināt un attīstīt tālāk.

Mēs ar nepacietību sekosim līdzi darba gaitai.

Atsauce: arxiv.org/abs/1205.0584 : Autokatalītisko komplektu struktūra: attīstāmība, iespējošana un parādīšanās

paslēpties