Теория сборки: смелая новая «теория всего» может объединить физику и эволюцию
Физика — прекрасная основа для понимания того, как работает Вселенная, но в ее понимании есть несколько пробелов. Одним из них является эволюция.
Хотя биология должна соответствовать физической теории, как и большинство вещей, эта теория до сих пор не смогла предсказать эволюцию, а также появление черт и культуры. p>
Основываясь на том, что это должно быть в состоянии сделать, международная группа ученых во главе с физиком-теоретиком Сарой Уокер из Университета штата Аризона и химиком Ли Кронином из Университета Глазго нашла способ преодолеть этот разрыв. .
Они назвали свою новую теорию «Теорией сборки» и заявляют, что она может помочь в поиске жизни в других мирах.
«Теория сборки предоставляет совершенно новую линзу для поиска «С помощью этой теории мы можем начать сокращать разрыв между редукционистской физикой и дарвиновской эволюцией — это важный шаг к фундаментальная теория, объединяющая косную и живую материю».
Они предполагают, что это объединение становится очевидным, когда мы рассматриваем объекты не только такими, какие они есть в настоящее время, но и в измерении времени, принимая во внимание как то, как они сформировались и их потенциал к изменению.
Для этого исследователи опирались на свою предыдущую работу, в которой они составили так называемый индекс молекулярной сложности.
Чтобы составить индекс молекулярной сложности , они определили наименьшее количество шагов, необходимых для создания каждого типа молекул, и присвоили им сложность в зависимости от количества этих шагов. Только жизненные и технологические процессы привели к появлению молекул, требующих более 15 этапов сборки.
В своем новом исследовании они создали математическую основу для определения того, какой объем отбора требуется для создания сложного объекта, такого как белки. или глаза, или чешуя – из молекулярных строительных блоков.
Это похоже на индекс молекулярной сложности, но в более продвинутом масштабе.
Эта теория сборки основана на минимальном количестве шагов, необходимых для сборки объекта, его минимальной памяти, а также учитывает обилие данного объекта в мире: его количество копий.
Количество копий важно, потому что по мере увеличения сложности объекта вероятность повторения его существования по случайности уменьшается. Если только не существует какой-то внешней силы или давления, которые со временем помогут ему бросить вызов шансам. Именно так действует отбор при случайных мутациях в процессе эволюции.
Используя полученные основы теории сборки, исследователи смогли теоретически количественно оценить степень отбора и эволюции, необходимую для создания коллекции эволюционировавших организмов. объекты, от молекул до клеточных структур.
Но результаты работают не только для существующих объектов. Их также можно использовать для прогнозирования появления новых. Это означает, что они могут применять некоторый уровень предсказуемости к возможности возникновения жизни в данной системе; например, Титан, спутник Сатурна, на котором можно найти многие строительные блоки известной жизни.
Команда будет работать над дальнейшим совершенствованием своей работы, чтобы понять, как теория сборки может определять жизнь. Но теорию можно проверить экспериментально, то есть применить ее в лабораторных условиях, чтобы попытаться воссоздать происхождение жизни.
Это означает, что она может дать ответы не только на жизнь в других частях Вселенной. , но загадка того, как жизнь впервые возникла здесь, на Земле.
«Теория сборки предлагает совершенно новый способ взглянуть на материю, из которой состоит наш мир, определяемую не только неизменяемыми частицами, но и памятью. необходимо для создания объектов путем отбора с течением времени», — говорит Кронин.
«При дальнейшей работе этот подход может трансформировать области от космологии до информатики. Он представляет собой новый рубеж на стыке физики, химия, биология и теория информации».
Исследование опубликовано в журнале Nature.
