|
Совместные молекулярные сети могли стать искрой жизни на экзопланетах
|
|
|
|
Теория эволюции Дарвина, вероятно, не является полным объяснением возникновения жизни. Даже в бесплодной среде, способствующей жесткой конкуренции, сотрудничество между молекулярными сетями могло породить жизнь на Земле и, соответственно, в других частях Вселенной. И молекулярное сотрудничество может происходить гораздо быстрее, чем ожидается в природе. Эта гипотеза была представлена в недавно опубликованной в журнале Life статье доктора философии студент Александр Шампань-Рюэль и руководитель его диссертации Поль Шарбонно, профессор кафедры физики Монреальского университета. Исходя из гипотезы о том, что жизнь на Земле возникла в сетях самовоспроизводящихся молекул, исследователи разработали компьютерные модели различных сред, чтобы наблюдать за развитием взаимодействий, которые могли бы произойти во время возникновения жизни.
|
|
|
|
«В физике нас в целом интересует возникновение сложности, включая формы жизни, и несколько моделей возникновения жизни предполагают некоторое сотрудничество между вовлеченными элементами», — сказал Шампань-Рюэль. Шампань-Рюэль и Шарбонно начали с построения своей модели на основе дилеммы заключенного, сценария теории игр, который используется в ряде научных областей для анализа взаимодействия между «игроками», которые, в зависимости от поставленных на карту вознаграждений, могут выбрать конкурировать, бесплатно ездить, или сотрудничать. Затем они постепенно включили три основных принципа дарвиновской системы — отбор, наследуемость и изменчивость (или мутацию) — и запустили симуляции в сетке, где «игроки» взаимодействовали свободно и многократно. «Во время симуляций мы подсчитали наиболее результативные стратегии и позволили им распространяться, воссоздавая динамику, которая могла преобладать в добиотической среде», — объяснил Шампань-Рюэль.
|
|
|
В ходе взаимодействий Шампань-Рюэль обнаружил, что часто доминируют безбилетники, что, по его словам, «является известным результатом эволюционной теории игр для такого типа моделирования». Однако, когда для агентов вводится частота ошибок, которая не только передается по наследству, но и подвержена мутациям, «кооператоры быстро захватывают систему почти в каждой симуляции», — сообщил он. «Как только они помещаются в эволюционную среду, которая включает в себя наследственность и изменчивость, кооперативные агенты процветают — даже в изначально конкурентной среде, подверженной значительным внешним нарушениям». Внезапное поглощение кооператорами напоминает то, что в физике называют фазовым переходом, который представляет собой внезапную спонтанную реорганизацию системы, когда вода достигает точки кипения. «Наша модель поддерживает идею о том, что возникновение жизни может быть похоже на фазовый переход — гипотезу, которая уже выдвигалась в литературе», — сказал Шампань-Рюэль. Он представит свои открытия в Атланте 17 мая на AbSciCon 2022, крупной международной конференции по астробиологии.
|
|
|
|
Результаты Шампани-Рюэля показывают, что «даже в отсутствие развитых геномов и поведенчески сложных организмов кооперация может возникать не только спонтанно, но и легко и надежно». «Если сотрудничество между молекулами и организмами так легко возникает в природе, это говорит о том, что жизнь может также существовать в неблагоприятных условиях и потенциально может быть обнаружена в ближайшем будущем космическим телескопом Джеймса Уэбба», — отметил Шампань-Рюэль. «Астробиологи не должны игнорировать никаких подсказок, потому что естественное сотрудничество — и, следовательно, жизнь — может появиться даже в кажущейся враждебной среде».
|
|
|
|
Источник
|
