3 Minuten
Biologijos taisyklių vaidmuo: kaip atpažinti išimtis ir dėsningumus
Skirtingose mokslo srityse – nuo astrofizikos iki kvantinės mechanikos – visuotiniai dėsniai padeda suprasti gamtos reiškinius. Tačiau biologijoje universalių taisyklių taikymas tampa sudėtingas: gyvi organizmai yra itin įvairūs ir sudėtingi, todėl griežti apibrėžimai dažnai nepasiteisina. Vietoje to, biologija remiasi plačiais dėsningumais, pavyzdžiui, Alleno taisykle (siejančia šiltakraujų gyvūnų kūno formą su klimatu) ar Bergmano taisykle (kurioje teigiama, kad šaltesniuose regionuose vyrauja didesni gyvūnai). Vis dėlto net ir šios ilgainiui pripažintos biologijos taisyklės turi daug išimčių, atspindinčių evoliucijos sąlygotą gyvybės įvairovę ir prisitaikymą.
Selektiviai naudingo nestabilumo principas: naujas požiūris evoliucijoje
Pietų Kalifornijos universiteto (USC) tyrėjų komanda siūlo drąsų papildymą biologijos dėsnių rinkiniui. Nauja koncepcija – „selektiviai naudingas nestabilumas“ (angl. selectively advantageous instability, SAI) – meta iššūkį nusistovėjusiai nuomonei, kad ląstelės stabilumas visuomet yra naudingas. Nors gamtoje stabilumas dažnai veda prie efektyvių struktūrų – kaip korio ar vabzdžių akių šešiakampiai raštai – naujoji taisyklė pabrėžia situacijas, kai nestabilumas tampa esminiu biologinių sistemų varikliu.
Status quo iššūkis: kai nestabilumas tampa privalumas
Anot pagrindinio USC tyrimo autoriaus ir molekulinės biologijos profesoriaus dr. Johno Towerio, net pačiose paprasčiausiose ląstelėse baltymai ir nukleorūgštys nuolat yra ardomi ir atnaujinami veikiant specializuotoms enzimoms – proteazėms ir nukleazėms. „Net elementarios ląstelės reguliariai suskaido ir pakeičia savo baltymus bei RNR, o tai rodo, kad SAI yra būtinas gyvybei“, aiškina Toweris. Šis pastovus atsinaujinimas leidžia populiacijoje koegzistuoti tiek normaliems, tiek mutavusiems genams. Kartais toks genetinis įvairumas užtikrina geresnes prisitaikymo galimybes – įprasti genai gali būti naudingi vienomis aplinkybėmis, o mutavę – kitomis.
Biologinis nestabilumas ir evoliucinis prisitaikymas
Selektiviai naudingas nestabilumas lemia greitesnio prisitaikymo galimybes. Baltymai ir genai, kurių gyvavimo trukmė sąmoningai trumpa, nuolat generuoja įvairovę, todėl organizmai tampa atsparesni kintančioms aplinkoms. SAI skatina molekulinę įvairovę, o tai gali reikšti didesnį atsparumą evoliucijos eigoje.
Genetinės apykaitos dvilypumas
Vis dėlto SAI turi ir savų trūkumų. Nuolatinis baltymų ir kitų biomolekulių skaidymas bei sintezė reikalauja daug energijos, o procesas gali sukelti žalingas mutacijas ir ląstelių pažeidimus, prisidėdamas prie senėjimo ir funkcijų silpnėjimo. Kaip pažymima USC tyrime, „Senėjimą sudėtinga apibrėžti, tačiau dažniausiai jis siejamas su didėjančia mirties rizika ir mažėjančiu vaisingumu. SAI iš organizmų reikalauja papildomos energijos ir medžiagų, tad galima manyti, jog šis principas prisideda prie senėjimo procesų.“
SAI ir kitos mokslo idėjos
Selektiviai naudingas nestabilumas neapsiriboja vien ląstelių biologija. Panašumų randama chaoso teorijoje, aiškinančioje, kaip sudėtingos sistemos demonstruoja nuspėjamą, bet nenuspėjamą elgseną, taip pat „ląstelinio sąmoningumo“ koncepcijoje. Šie ryšiai patvirtina, kad nestabilumas – ne biologinė anomalija, bet esminė, gyvenimą grindžianti savybė.
Išvados
Naujasis selektyviai naudingo nestabilumo principas gali iš esmės pakeisti mokslininkų požiūrį į prisitaikymą, senėjimą ir biologinę įvairovę. Nestabilumą genetiniu ir molekuliniu lygmeniu reikėtų laikyti ne tik klaidų ar degradacijos šaltiniu, bet ir būtina inovacijų, įvairovės bei evoliucinės sėkmės sąlyga. Toliau tyrinėdami SAI veikimą, mokslininkai gali rasti raktą į išsamesnį supratimą apie senėjimą, ligas bei evoliucinės biologijos perspektyvas ateityje.
Kommentare